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一、背景

学习linux文件系统时考虑一个具体的问题：我们经常会用U盘传输东西到计算机中。当我们把U盘插入到一台计算机上，并且从U盘中复制文件到计算机里，然后卸载U盘，将U盘拔出。操作系统在这一连串过程中做了些什么？这篇博客仅从文件系统的角度利用linux内核源码浅析该过程。本篇博客使用的linux内核版本为3.10.0。

二、文件系统基础

1.文件系统

在开始之前我想先简单介绍一下文件系统的基础知识。
我们都知道，计算机磁盘被抽象成了一个个块设备，一个块作为一个存储单元。我的系统块大小为1KB，linux中可以使用df命令来查看块大小。
在块抽象上还有另一层抽象，主要由三部分组成：超级块、i节点表、数据块。每个部分都由若干的块来组成。当然，数据块占用最多的块。

图中展示了这三个部分。其中引导块我不在这里详述。i节点也叫i-node，也可以叫做索引节点。叫法不同，实际指同一对象。
以EXT4文件系统为例，接下来我对这三个区域分别进行介绍：

超级块

超级块用来描述整个文件系统本身的信息。每个具体的文件系统如：EXT2、EXT3、EXT4、NTFS，它们都拥有自己的超级块。各自的超级块描述着各自文件系统的情况。
这里给大家展示EXT4文件系统的超级块在linux内核中的定义（部分）：

EXT4文件系统的超级块定义存放在/fs/ext4文件夹下的ext4.h中

i节点

i节点存储于i节点表中。i节点中存储着大量的关于文件的重要信息，如文件的各种属性，文件的数据存储的位置等。
EXT4文件系统i节点在内核中的定义（部分）：

EXT4文件系统的i节点定义存放在/fs/ext4文件夹下的ext4.h中

数据区

数据区，顾名思义，存储的是文件的具体数据。每个文件占用多个块来进行存储。通过i节点来指向这些数据块的位置。
当一个文件“静静”的在磁盘上时，i节点用来描述这个文件，每个文件对应一个i节点号，这个i节点号之于文件就相当于身份证号之于我们公民。i节点中存储着关于文件的各种属性，并且i节点也描述了文件数据的存储位置。
那么，现在有个问题。
当我们打开一个文件，需要读取文件的属性或者文件的数据时操作系统是怎么做的？当然这个文件的信息需要被读取到内存中进行处理。首先，我们需要知道我们有没有权限打开这个文件，那么肯定就要查看该文件i节点中存储的属性信息。因为文件

本文标签： 源码操作系统数据

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