Ein Linux Dateisystem ist eine strukturierte Sammlung von Dateien auf einem Laufwerk oder einer Partition. Eine Partition ist ein Segment des Speichers und enthält bestimmte Daten. In unserem Rechner kann es verschiedene Partitionen des Speichers geben. Im Allgemeinen enthält jede Partition ein Dateisystem.

Das Allzweck-Computersystem muss Daten systematisch speichern, damit wir leicht und in kurzer Zeit auf die Dateien zugreifen können. Es speichert die Daten auf Festplatten (HDD) oder einem gleichwertigen Speichertyp. Es kann folgende Gründe für die Aufrechterhaltung des Dateisystems geben:

• Primär speichert der Computer Daten im RAM-Speicher; er kann die Daten verlieren, wenn er ausgeschaltet wird. Es gibt jedoch nichtflüchtigen RAM-Speicher (Flash-RAM und SSD), der die Daten nach einer Stromunterbrechung aufrechterhalten kann.
• Daten werden bevorzugt auf Festplatten gespeichert, da RAM mehr kostet als Festplattenplatz. Die Festplattenkosten sinken allmählich im Vergleich zum RAM.

Das Linux-Dateisystem enthält die folgenden Abschnitte:

• Das Stammverzeichnis (/)
• Ein bestimmtes Datenspeicherformat (EXT3, EXT4, BTRFS, XFS usw.)
• Eine Partition oder ein logisches Volumen mit einem bestimmten Dateisystem.

Was ist das Linux-Dateisystem?

Das Linux-Dateisystem ist im Allgemeinen eine integrierte Schicht des Linux-Betriebssystems, die für die Datenverwaltung des Speichers verwendet wird. Es hilft dabei, die Dateien auf dem Plattenspeicher zu ordnen. Es verwaltet den Dateinamen, die Dateigröße, das Erstellungsdatum und viele weitere Informationen über eine Datei.

Wenn wir ein nicht unterstütztes Dateiformat in unserem Dateisystem haben, können wir Software herunterladen, um damit umzugehen.

Linux-Dateisystemstruktur

Das Linux-Dateisystem hat eine hierarchische Dateistruktur, da es ein Stammverzeichnis und seine Unterverzeichnisse enthält. Auf alle anderen Verzeichnisse kann vom Wurzelverzeichnis aus zugegriffen werden. Eine Partition hat in der Regel nur ein Dateisystem, kann aber auch mehr als ein Dateisystem haben.

Ein Dateisystem ist so konzipiert, dass es Platz für nichtflüchtige Speicherdaten verwalten und bereitstellen kann. Alle Dateisysteme benötigen einen Namespace, der eine Benennungs- und Organisationsmethodik darstellt. Der Namensraum definiert den Benennungsprozess, die Länge des Dateinamens oder eine Teilmenge von Zeichen, die für den Dateinamen verwendet werden können. Er definiert auch die logische Struktur von Dateien in einem Speichersegment, wie z. B. die Verwendung von Verzeichnissen zur Organisation der einzelnen Dateien. Sobald ein Namensraum beschrieben ist, muss eine Metadatenbeschreibung für diese bestimmte Datei definiert werden.

Die Datenstruktur muss eine hierarchische Verzeichnisstruktur unterstützen; diese Struktur wird verwendet, um den verfügbaren und verwendeten Speicherplatz für einen bestimmten Block zu beschreiben. Es hat auch die anderen Details über die Dateien wie Dateigröße, Datum & Zeit der Erstellung, Aktualisierung und zuletzt geändert.

Auch speichert es erweiterte Informationen über den Abschnitt des Datenträgers, wie Partitionen und Volumes.

Die erweiterten Daten und die Strukturen, die es darstellt, enthalten die Informationen über das Dateisystem auf dem Laufwerk gespeichert; es ist anders und unabhängig von den Dateisystem-Metadaten.

Linux-Dateisystem enthält zweiteilige Dateisystem-Software-Implementierung Architektur. Betrachten Sie die folgende Abbildung:

Das Dateisystem benötigt eine API (Anwendungsprogrammierschnittstelle), um auf die Funktionsaufrufe zuzugreifen und mit Dateisystemkomponenten wie Dateien und Verzeichnissen zu interagieren. Die API erleichtert Aufgaben wie das Erstellen, Löschen und Kopieren von Dateien. Es erleichtert einen Algorithmus, der die Anordnung der Dateien in einem Dateisystem definiert.

Die ersten beiden Teile des gegebenen Dateisystems werden zusammen als virtuelles Linux-Dateisystem bezeichnet. Es bietet einen einzigen Satz von Befehlen für den Kernel und die Entwickler, um auf das Dateisystem zuzugreifen. Dieses virtuelle Dateisystem erfordert den spezifischen Systemtreiber, um eine Schnittstelle zum Dateisystem zu bieten.

Linux File System Features

In Linux bildet das Dateisystem eine Baumstruktur. Alle Dateien sind als Baum und seine Äste angeordnet. Das oberste Verzeichnis wird als Wurzelverzeichnis (/) bezeichnet. Auf alle anderen Verzeichnisse in Linux kann vom Root-Verzeichnis aus zugegriffen werden.

Einige Hauptmerkmale des Linux-Dateisystems sind wie folgt:

• Pfade angeben: Linux verwendet nicht den Backslash (\) zur Trennung der Komponenten, sondern den Schrägstrich (/) als Alternative. Zum Beispiel können die Daten wie in Windows in C:\ Meine Dokumente\ Arbeit gespeichert werden, während sie in Linux in /home/ Meine Dokumente/ Arbeit gespeichert würden.
• Partition, Verzeichnisse und Laufwerke: Linux verwendet keine Laufwerksbuchstaben, um das Laufwerk zu organisieren, wie es Windows tut. In Linux können wir nicht erkennen, ob wir eine Partition, ein Netzwerkgerät oder ein „normales“ Verzeichnis und ein Laufwerk ansprechen.
• Groß- und Kleinschreibung: Das Linux-Dateisystem unterscheidet zwischen Groß- und Kleinschreibung. Es unterscheidet zwischen Klein- und Großbuchstaben Dateinamen. So gibt es zum Beispiel einen Unterschied zwischen test.txt und Test.txt in Linux. Diese Regel wird auch für Verzeichnisse und Linux-Befehle angewendet.
• Dateierweiterungen: In Linux kann eine Datei die Erweiterung „.txt“ haben, aber es ist nicht notwendig, dass eine Datei eine Dateierweiterung hat. Bei der Arbeit mit der Shell bereitet es Anfängern einige Probleme, zwischen Dateien und Verzeichnissen zu unterscheiden. Wenn wir den grafischen Dateimanager verwenden, symbolisiert er die Dateien und Verzeichnisse.
• Versteckte Dateien: Linux unterscheidet zwischen Standarddateien und versteckten Dateien, meist sind die Konfigurationsdateien in Linux OS versteckt. Normalerweise müssen wir auf die versteckten Dateien nicht zugreifen oder sie lesen. Die versteckten Dateien in Linux werden durch einen Punkt (.) vor dem Dateinamen dargestellt (z. B. .ignore). Um auf die Dateien zuzugreifen, müssen wir die Ansicht im Dateimanager ändern oder einen bestimmten Befehl in der Shell verwenden.

Typen des Linux-Dateisystems

Wenn wir das Linux-Betriebssystem installieren, bietet Linux viele Dateisysteme wie Ext, Ext2, Ext3, Ext4, JFS, ReiserFS, XFS, btrfs und swap.

Lassen Sie uns jedes dieser Dateisysteme im Detail verstehen:

Ext, Ext2, Ext3 und Ext4 Dateisystem

Das Dateisystem Ext steht für Extended File System. Es wurde hauptsächlich für das Betriebssystem MINIX entwickelt. Das Ext-Dateisystem ist eine ältere Version, die aufgrund einiger Einschränkungen nicht mehr verwendet wird.

Ext2 ist das erste Linux-Dateisystem, das die Verwaltung von zwei Terabyte Daten ermöglicht. Ext3 wurde aus Ext2 entwickelt; es ist eine verbesserte Version von Ext2 und enthält Abwärtskompatibilität. Der größte Nachteil von Ext3 ist, dass es keine Server unterstützt, da dieses Dateisystem keine Dateiwiederherstellung und keinen Festplatten-Snapshot unterstützt.

Ext4 ist das schnellste Dateisystem unter allen Ext-Dateisystemen. Es ist eine sehr kompatible Option für SSD-Platten (Solid-State-Drive) und ist das Standard-Dateisystem in Linux-Distributionen.

JFS File System

JFS steht für Journaled File System und wurde von IBM für AIX Unix entwickelt. Es ist eine Alternative zum Ext-Dateisystem. Es kann auch anstelle von Ext4 verwendet werden, wenn Stabilität bei geringen Ressourcen erforderlich ist. Es ist ein praktisches Dateisystem, wenn die CPU-Leistung begrenzt ist.

ReiserFS File System

ReiserFS ist eine Alternative zum Ext3-Dateisystem. Es hat eine verbesserte Leistung und erweiterte Funktionen. Früher wurde ReiserFS als Standard-Dateisystem in SUSE Linux verwendet, aber später wurden einige Richtlinien geändert, sodass SUSE zu Ext3 zurückkehrte. Dieses Dateisystem unterstützt dynamisch die Dateierweiterung, hat aber einige Nachteile bei der Leistung.

XFS-Dateisystem

XFS-Dateisystem wurde als Hochgeschwindigkeits-JFS betrachtet, das für parallele E/A-Verarbeitung entwickelt wurde. Die NASA verwendet dieses Dateisystem immer noch bei ihren Hochspeicher-Servern (300+ Terabyte Server).

Btrfs Dateisystem

Btrfs steht für das B-Baum-Dateisystem. Es wird für Fehlertoleranz, Reparatursystem, Spaßverwaltung, umfangreiche Speicherkonfiguration und mehr verwendet. Es ist nicht für das Produktionssystem geeignet.

Swap-Dateisystem

Das Swap-Dateisystem wird im Linux-Betriebssystem während des Ruhezustands des Systems für die Auslagerung des Speichers verwendet. Ein System, das nie in den Ruhezustand geht, muss über einen Swap-Speicher verfügen, der der Größe seines RAM entspricht.