Souborový systém Linuxu je strukturovaná kolekce souborů na diskové jednotce nebo oddílu. Oddíl je segment paměti a obsahuje určitá specifická data. V našem počítači mohou existovat různé oddíly paměti. Obecně platí, že každý oddíl obsahuje souborový systém.

Všeobecný počítačový systém potřebuje ukládat data systematicky, abychom k souborům mohli snadno přistupovat v kratším čase. Data ukládá na pevné disky (HDD) nebo jiný ekvivalentní typ úložiště. Pro udržování souborového systému mohou existovat následující důvody:

• Primárně počítač ukládá data do paměti RAM; při vypnutí může o data přijít. Existuje však nevolatilní paměť RAM (Flash RAM a SSD), která je k dispozici pro zachování dat po přerušení napájení.
• Uložení dat se ve srovnání se standardní pamětí RAM upřednostňuje na pevných discích, protože paměť RAM stojí více než místo na disku. Náklady na pevné disky postupně klesají ve srovnání s pamětí RAM.

Souborový systém Linux obsahuje následující části:

• Kořenový adresář (/)
• Konkrétní formát pro ukládání dat (EXT3, EXT4, BTRFS, XFS atd.)
• Oddddíl nebo logický svazek s konkrétním souborovým systémem.

Co je souborový systém Linux?

Souborový systém Linux je obecně vestavěná vrstva operačního systému Linux, která slouží ke správě dat úložiště. Pomáhá uspořádat soubory na diskovém úložišti. Spravuje název souboru, jeho velikost, datum vytvoření a mnoho dalších informací o souboru.

Pokud máme v souborovém systému nepodporovaný formát souboru, můžeme si stáhnout software, který si s ním poradí.

Struktura souborového systému Linux

Souborový systém Linux má hierarchickou strukturu souborů, protože obsahuje kořenový adresář a jeho podadresáře. Všechny ostatní adresáře jsou přístupné z kořenového adresáře. Oddíl má obvykle pouze jeden souborový systém, ale může jich mít i více.

Souborový systém je navržen tak, aby mohl spravovat a poskytovat prostor pro nevolatilní data. Všechny souborové systémy vyžadovaly jmenný prostor, který je metodikou pojmenování a organizace. Prostor názvů definuje proces pojmenování, délku názvu souboru nebo podmnožinu znaků, které lze pro název souboru použít. Definuje také logickou strukturu souborů na paměťovém segmentu, například použití adresářů pro uspořádání konkrétních souborů. Jakmile je popsán jmenný prostor, musí být pro daný soubor definován popis metadat.

Struktura dat musí podporovat hierarchickou strukturu adresářů; tato struktura se používá k popisu dostupného a využitého místa na disku pro určitý blok. Obsahuje také další podrobnosti o souborech, jako je velikost souboru, datum &čas vytvoření, aktualizace a poslední změny.

Také uchovává pokročilé informace o části disku, jako jsou oddíly a svazky.

Pokročilá data a struktury, které reprezentují, obsahují informace o systému souborů uložených na disku; jsou odlišná a nezávislá na metadatech systému souborů.

Systém souborů Linux obsahuje dvoudílnou architekturu softwarové implementace systému souborů. Uvažujme následující obrázek:

Systém souborů vyžaduje rozhraní API (Application programming interface) pro přístup k volání funkcí pro interakci se součástmi systému souborů, jako jsou soubory a adresáře. Rozhraní API usnadňuje úlohy, jako je vytváření, mazání a kopírování souborů. Usnadňuje algoritmus, který definuje uspořádání souborů v souborovém systému.

První dvě části daného souborového systému se společně nazývají virtuální souborový systém Linux. Poskytuje jádru a vývojářům jedinou sadu příkazů pro přístup k souborovému systému. Tento virtuální souborový systém vyžaduje specifický systémový ovladač, který poskytuje rozhraní k souborovému systému.

Vlastnosti souborového systému Linux

V systému Linux vytváří souborový systém stromovou strukturu. Všechny soubory jsou uspořádány jako strom a jeho větve. Nejvyšší adresář se nazývá kořenový adresář (/). Všechny ostatní adresáře v systému Linux jsou přístupné z kořenového adresáře.

Některé klíčové funkce souborového systému Linux jsou následující:

• Zadávání cest: Linux nepoužívá zpětné lomítko (\) k oddělení komponent; jako alternativu používá lomítko vpřed (/). Například stejně jako ve Windows mohou být data uložena v C:\ Moje dokumenty\ Práce, zatímco v Linuxu by byla uložena v /home/ Moje dokumenty/ Práce.
• Oddíly, adresáře a jednotky: Linux nepoužívá k uspořádání disku písmena jednotek, jako je tomu ve Windows. V Linuxu nedokážeme rozlišit, zda adresujeme oddíl, síťové zařízení nebo „obyčejný“ adresář a jednotku.
• Citlivost na malá a velká písmena: Souborový systém Linux rozlišuje malá a velká písmena. Rozlišuje malá a velká písmena v názvech souborů. Například v systému Linux je rozdíl mezi soubory test.txt a Test.txt. Toto pravidlo platí také pro adresáře a příkazy v systému Linux.
• Přípony souborů: V Linuxu může mít soubor příponu ‚.txt‘, ale není nutné, aby měl soubor příponu. Při práci s prostředím Shell to začátečníkům činí určité problémy při rozlišování mezi soubory a adresáři. Pokud používáme grafického správce souborů, symbolizuje soubory a adresáře.
• Skryté soubory: Linux rozlišuje mezi standardními a skrytými soubory, v operačním systému Linux jsou většinou skryté konfigurační soubory. Ke skrytým souborům obvykle nepotřebujeme přistupovat ani je číst. Skryté soubory jsou v Linuxu reprezentovány tečkou (.) před názvem souboru (např. .ignore). Pro přístup k souborům musíme změnit zobrazení ve správci souborů nebo musíme použít specifický příkaz v shellu.

Typy souborového systému Linux

Při instalaci operačního systému Linux nabízí Linux mnoho souborových systémů, například Ext, Ext2, Ext3, Ext4, JFS, ReiserFS, XFS, btrfs a swap.

Poďme si každý z těchto souborových systémů podrobně vysvětlit:

Systém souborů Ext, Ext2, Ext3 a Ext4

Systém souborů Ext znamená Extended File System. Byl primárně vyvinut pro operační systém MINIX. Souborový systém Ext je starší verze a kvůli některým omezením se již nepoužívá.

Ext2 je první linuxový souborový systém, který umožňuje spravovat dva terabajty dat. Ext3 byl vyvinut na základě Ext2; je to vylepšená verze Ext2 a obsahuje zpětnou kompatibilitu. Hlavní nevýhodou Ext3 je, že nepodporuje servery, protože tento souborový systém nepodporuje obnovu souborů a snímkování disku.

Souborový systém Ext4 je ze všech souborových systémů Ext nejrychlejší. Je velmi kompatibilní s disky SSD (solid-state drive) a je výchozím souborovým systémem v distribuci Linux.

Systém souborů JFS

Systém JFS znamená Journaled File System a byl vyvinut společností IBM pro systém AIX Unix. Jedná se o alternativu k souborovému systému Ext. Lze jej použít i místo Ext4, kde je potřeba stabilita při malém množství zdrojů. Je to šikovný souborový systém v případě omezeného výkonu procesoru.

Souborový systém ReiserFS

ReiserFS je alternativou souborového systému Ext3. Má vyšší výkon a pokročilé funkce. V dřívější době byl ReiserFS používán jako výchozí souborový systém v systému SUSE Linux, později však došlo ke změně některých zásad, a tak se systém SUSE vrátil k systému Ext3. Tento souborový systém dynamicky podporuje přípony souborů, ale má některé nevýhody ve výkonu.

Systém souborů XFS

Systém souborů XFS byl považován za vysokorychlostní systém JFS, který je vyvinut pro paralelní zpracování vstupů a výstupů. NASA tento souborový systém stále používá u svých serverů s velkým úložným prostorem (300+ terabajtový server).

Systém souborů Btrfs

Btrfs je zkratka pro souborový systém B tree. Používá se pro odolnost proti chybám, systém oprav, správu fun, rozsáhlou konfiguraci úložiště a další. Nehodí se pro produkční systém.

Systém souborů swap

Systém souborů swap se v operačním systému Linux používá pro stránkování paměti během hibernace systému. Systém, který nikdy nepřechází do stavu hibernace, musí mít odkládací prostor rovnající se velikosti jeho operační paměti.

.