市面上常见的文件系统及其数据结构和目录结构概述

1. ext4 文件系统

• 数据结构：

  • 超级块：包含整个文件系统的元信息，如块总数、空闲块数、inode总数等。
  • inode：每个文件或目录都有一个inode，包含文件的元数据，如文件大小、权限、时间戳等。
  • 块位图：记录哪些块已被使用，哪些块是空闲的。
  • inode位图：记录哪些inode已被使用，哪些是空闲的。
  • 块组：文件系统被划分为多个块组，每个块组包含一组连续的块。
  • 目录项：目录文件包含目录项，每个目录项指向一个文件或子目录的inode。

• 目录结构示意图：

  /
  ├── bin
  ├── boot
  ├── dev
  ├── etc
  ├── home
  ├── lib
  ├── media
  ├── mnt
  ├── opt
  ├── proc
  ├── root
  ├── run
  ├── sbin
  ├── srv
  ├── sys
  ├── tmp
  ├── usr
  └── var
  

2. XFS 文件系统

• 数据结构：

  • 超级块：包含文件系统的全局信息，如UUID、块大小等。
  • 分配组（AG）：XFS文件系统被划分为多个分配组，每个AG管理自己的inode和数据块。
  • inode：动态分配，包含文件的元数据。
  • B+树：用于索引inode和数据块，提高查找效率。
  • 日志：记录文件系统操作的日志，用于崩溃恢复。

• 目录结构示意图：

  /
  ├── bin
  ├── boot
  ├── dev
  ├── etc
  ├── home
  ├── lib
  ├── media
  ├── mnt
  ├── opt
  ├── proc
  ├── root
  ├── run
  ├── sbin
  ├── srv
  ├── sys
  ├── tmp
  ├── usr
  └── var
  

3. NTFS 文件系统

• 数据结构：

  • 主文件表（MFT）：包含文件和目录的元数据，每个文件或目录都有一个MFT记录。
  • MFT镜像：MFT的备份，用于数据恢复。
  • 日志文件：记录文件系统操作的日志，用于崩溃恢复。
  • 位图文件：记录哪些簇已被使用，哪些是空闲的。
  • 目录项：目录文件包含目录项，每个目录项指向一个文件或子目录的MFT记录。

• 目录结构示意图：

  /
  ├── $Mft
  ├── $MftMirr
  ├── $LogFile
  ├── $Volume
  ├── $AttrDef
  ├── $Root
  ├── $Bitmap
  ├── $Boot
  ├── $BadClus
  ├── $Secure
  ├── $UpCase
  ├── $Extend
  │   ├── $UsnJrnl
  │   ├── $ObjId
  │   ├── $Quota
  │   └── $Reparse
  └── 用户文件和目录
  

4. FAT32 文件系统

• 数据结构：

  • 文件分配表（FAT）：记录文件数据在磁盘上的位置和顺序。
  • 根目录：包含文件和目录的目录项，每个目录项指向一个文件或子目录。
  • 数据区：存储实际的文件数据。
  • 保留区：包含引导记录和FAT副本。

• 目录结构示意图：

  /
  ├── 文件和目录
  

5. HFS+ 文件系统

• 数据结构：

  • 超级块：包含文件系统的全局信息。
  • 目录树：B+树结构，用于索引文件和目录。
  • 扩展溢出文件：当目录树的索引项超过一定数量时，溢出到这个文件。
  • 属性树：用于存储文件和目录的扩展属性。

• 目录结构示意图：

  /
  ├── .HFS+ Private Directory Data
  ├── .journal
  ├── .Trashes
  ├── .VolumeIcon.icns
  ├── .hidden
  ├── Applications
  ├── Library
  ├── System
  ├── Users
  └── Volumes
  

6. APFS 文件系统

• 数据结构：

  • 容器：包含一个或多个卷，每个卷可以包含文件和目录。
  • 卷：APFS中的基本存储单位，可以包含文件和目录。
  • 对象存储：APFS使用对象存储来管理数据，每个对象都有一个唯一的标识符。

• 目录结构示意图：

  /
  ├── System
  ├── Data
  ├── Preboot
  ├── Recovery
  └── VM
  

7. ZFS 文件系统

• 数据结构：

  • 存储池：由一个或多个虚拟设备（vdev）组成，vdev可以是单个磁盘或RAID阵列。
  • 数据集：存储池中的逻辑分区，可以独立管理。
  • zvol：ZFS卷，可以像块设备一样使用。
  • 快照：文件系统状态的历史记录，用于数据恢复。

• 目录结构示意图：

  /
  ├── dataset1
  ├── dataset2
  └── dataset3
      ├── subdataset1
      └── subdataset2
  

8. Btrfs 文件系统

• 数据结构：

  • 超级块：包含文件系统的全局信息。
  • B树：用于索引文件和目录，以及管理数据块。
  • inode：包含文件的元数据。
  • 块组：文件系统被划分为多个块组，每个块组包含一组连续的块。

• 目录结构示意图：

  /
  ├── bin
  ├── boot
  ├── dev
  ├── etc
  ├── home
  ├── lib
  ├── media
  ├── mnt
  ├── opt
  ├── proc
  ├── root
  ├── run
  ├── sbin
  ├── srv
  ├── sys
  ├── tmp
  ├── usr
  └── var
  

9. GFS2 文件系统

• 数据结构：

  • 超级块：包含文件系统的全局信息。
  • inode：包含文件的元数据。
  • 块位图：记录哪些块已被使用，哪些块是空闲的。
  • 日志：记录文件系统操作的日志，用于崩溃恢复。

• 目录结构示意图：

  /
  ├── sharedfs1
  ├── sharedfs2
  └── sharedfs3
  

10. ReiserFS 文件系统

• 数据结构：

  • 超级块：包含文件系统的全局信息。
  • B+树：用于索引文件和目录。
  • inode：包含文件的元数据。
  • 日志：记录文件系统操作的日志，用于崩溃恢复。

• 目录结构示意图：

  /
  ├── bin
  ├── boot
  ├── dev
  ├── etc
  ├── home
  ├── lib
  ├── media
  ├── mnt
  ├── opt
  ├── proc
  ├── root
  ├── run
  ├── sbin
  ├── srv
  ├── sys
  ├── tmp
  ├── usr
  └── var
  

11. JFS 文件系统

• 数据结构：

  • 超级块：包含文件系统的全局信息。
  • inode：包含文件的元数据。
  • B+树：用于索引文件和目录。
  • 日志：记录文件系统操作的日志，用于崩溃恢复。

• 目录结构示意图：

  /
  ├── bin
  ├── boot
  ├── dev
  ├── etc
  ├── home
  ├── lib
  ├── media
  ├── mnt
  ├── opt
  ├── proc
  ├── root
  ├── run
  ├── sbin
  ├── srv
  ├── sys
  ├── tmp
  ├── usr
  └── var
  

12. VMFS 文件系统

• 数据结构：

• • 虚拟机目录：

    • 包含虚拟机的配置文件和数据文件。

    • 共享资源目录：包含共享文件夹和文件。

    • 系统目录：包含系统配置文件和日志文件。

    • 存储目录：包含数据存储和日志存储。

• 目录结构示意图：

  /
  ├── VMs
  │   ├── VM1
  │   │   ├── config.vmx
  │   │   ├── nvram
  │   │   ├── disk1.vmdk
  │   │   ├── disk2.vmdk
  │   │   └── snapshot1.vmsn
  │   └── VM2
  │       ├── config.vmx
  │       ├── nvram
  │       ├── disk1.vmdk
  │       ├── disk2.vmdk
  │       └── snapshot1.vmsn
  ├── Shared
  │   ├── Folder1
  │   └── File1
  └── System
      ├── Config
      └── Log
  

13. UFS 文件系统

• 数据结构：

  • 超级块：包含文件系统的全局信息。
  • inode：包含文件的元数据。
  • B树：用于索引文件和目录。
  • 位图：记录哪些块已被使用，哪些块是空闲的。

• 目录结构示意图：

  /
  ├── bin
  ├── boot
  ├── dev
  ├── etc
  ├── home
  ├── lib
  ├── media
  ├── mnt
  ├── opt
  ├── proc
  ├── root
  ├── run
  ├── sbin
  ├── srv
  ├── sys
  ├── tmp
  ├── usr
  └── var
  

14. VxFS 文件系统

• 数据结构：

  • inode：包含文件的元数据。
  • B树：用于索引文件和目录。
  • 位图：记录哪些块已被使用，哪些块是空闲的。

• 目录结构示意图：

  /
  ├── home
  │   └── user
  ├── root
  └── other
  

15. ReFS 文件系统

• 数据结构：

  • 超级块：包含文件系统的全局信息。
  • inode：包含文件的元数据。
  • B+树：用于索引文件和目录。
  • 日志：记录文件系统操作的日志，用于崩溃恢复。

• 目录结构示意图：

  /
  ├── System Volume Information
  ├── Users
  ├── Windows
  └── ProgramData
  

这些文件系统的目录结构和数据结构各有特点，适用于不同的应用场景和操作系统。希望这些信息能帮助您更好地理解各种文件系统的结构和工作原理。