linux文件系统源代码（Linux系统源代码）

本篇文章给大家谈谈linux文件系统源代码，以及Linux系统源代码对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站喔。

本文目录一览：

• 1、linux中的文件系统分别代表什么意思
• 2、我在电脑上安装了linux操作系统，linux的源码应该是在系统的某个目录下吧，请问是在哪个目录呢？谢谢
• 3、linux 文件系统 是什么意思
• 4、300来行代码带你实现一个能跑的最小Linux文件系统
• 5、Linux系统各个文件介绍
• 6、Linux文件系统中包括的主要文件类型有哪些？

linux中的文件系统分别代表什么意思

/bin 二进制可执行命令

/dev 设备特殊文件

/etc 系统管理和配置文件

/etc/rc.d 启动的配置文件和脚本

/home 用户主目录的基点，比如用户user的主目录就是/home/user，可以用~user表示

/lib 标准程序设计库，又叫动态链接共享库，作用类似windows里的.dll文件

/sbin 系统管理命令，这里存放的是系统管理员使用的管理程序

/tmp 公用的临时文件存储点

/root 系统管理员的主目录（呵呵，特权阶级）

/mnt 系统提供这个目录是让用户临时挂载其他的文件系统。

/lost+found 这个目录平时是空的，系统非正常关机而留下“无家可归”的文件（windows下叫什么.chk）就在这里

/proc 虚拟的目录，是系统内存的映射。可直接访问这个目录来获取系统信息。

/var 某些大文件的溢出区，比方说各种服务的日志文件

/usr 最庞大的目录，要用到的应用程序和文件几乎都在这个目录。其中包含：

/usr/x11r6 存放x window的目录

/usr/bin 众多的应用程序

/usr/sbin 超级用户的一些管理程序

/usr/doc linux文档

/usr/include linux下开发和编译应用程序所需要的头文件

/usr/lib 常用的动态链接库和软件包的配置文件

/usr/man 帮助文档

/usr/src 源代码，linux内核的源代码就放在/usr/src/linux里

/usr/local/bin 本地增加的命令

/usr/local/lib 本地增加的库

我在电脑上安装了linux操作系统，linux的源码应该是在系统的某个目录下吧，请问是在哪个目录呢？谢谢

首先研究 Linux 源代码树的顶层目录，它通常（但不总是）位于 /usr/src/linux-。我们不会研究得过于详细，因为 Linux 源代码经常会发生变化，但是，我们将尝试让给出的信息足以找出特定驱动程序或函数的位置。

Makefile：这个文件是整个源代码树的顶层 makefile。它定义了很多实用的变量和规则，比如默认的 gcc 编译标记。

Documentation/：这个目录中包含很多关于配置内核、运行 ramdisk 等任务的实用信息（但通常是过时的）。不过，与不同配置选项相应的帮助条目并不在这里 —— 它们在每个源代码目录的 Kconfig 文件中。

arch/：所有与体系结构相关的代码都在这个目录以及 include/asm- 目录中。在此目录中，每种体系结构都有自己的目录。例如，用于基于 PowerPC 的计算机的代码位于 arch/ppc 目录中。在这些目录里，可以找到底层内存管理、中断处理、早期初始化、汇编例程，等等。

crypto/：这是内核本身所用的加密 API。

drivers/：按照惯例，在此目录的子目录中可以找到运行外围设备的代码。包括视频驱动程序、网卡驱动程序、底层 SCSI 驱动程序，以及其他类似的驱动程序。例如，在 drivers/net 中可以找到大部分网卡驱动程序。将一类驱动程序组合在一起的某些更高层代码，可能会（也可能不会）像底层驱动程序本身那些包含在同一目录中。

fs/：通用文件系统的代码（称做 VFS，即 Virtual File System）和各个不同文件系统的代码都可以在这个目录中找到。ext2 文件系统是在 Linux 中最常广泛使用的文件系统之一；在 fs/ext2 中可以找到读取 ext2 格式的代码。并不是所有文件系统都会编译或运行；对某些寻找内核项目的人而言，更生僻的文件系统永远都是理想的候选者。

include/：在 .c 文件的开头所包含的大部分头文件都可以在这个目录中找到。 asm- 目录下是与体系结构相关的包含（include ）文件。部分内核构建过程创建从 asm 指定 asm- 的符号链接。这样，无需将其固定编码到 .c 文件 #include 就可以获得用于那个体系结构的正确文件。其他目录中包含的是 非-体系结构-相关 的头文件。如果在不只一个 .c 文件中使用了某个结构体、常量或者变量，那么它可能应该放入其中一个头文件中。

init/：这个目录中的文件包括 main.c、创建 早期用户空间（early userspace） 的代码，以及其他初始化代码。可以认为 main.c 是内核“粘合剂（glue）”。在下一部分将深入讨论 main.c。早期用户空间提供了 Linux 内核引导起来时所需要的功能，而这些功能并不需要在内核本身运行。

ipc/：IPC 的意思是 进程间通信（interprocess communication）。它包含了共享内存、信号量以及其他形式 IPC 的代码。

kernel/：不适合放在任何其他位置的通用内核级代码位于此处。这里有高层系统调用代码，以及 printk() 代码、调度程序、信号处理代码，等等。文件名包含很多信息，所以可以使用 ls kernel/，并非能常准确地猜到每个文件的功能。

lib/：这里是对所有内核代码都通用的实用例程。常见的字符串操作、调试例程，以及命令行解析代码都位于此处。

mm/：这个目录中是高层次内核管理代码。联合使用这些例程以及底层的与体系结构相关的例程（通常位于 arch//mm/ 目录中）来实现虚拟内存（Virtual memory，VM）。在这里会完成早期内存管理（在内存子系统完全建立起来之前需要它），以及文件的内存映射、页高速缓存管理、内存分配、RAM 中页的清除（还有很多其他事情）。

net/：这里是高层网络代码。底层网络驱动程序与此层次代码交换数据包，这个层次的代码可以根据数据包将数据传递给用户层应用程序，或者丢弃数据，或者在内核中使用它。net/core 包含大部分不同的网络协议都可以使用的代码，和某些位于 net/ 目录本身中的文件一样。特定的网络协议在 net/ 的子目录下实现。例如，在 net/ipv4 目录中可以找到 IP（版本 4）代码。

scripts/：这个目录中包含的脚本可用于内核的构建，但并不将任何代码加入到内核本身之中。例如，各种配置工具可以将它们的文件放在这里。

security/：在这里可以找到不同 Linux 安全模型的代码，比如 NSA Security-Enhanced Linux 以及套接字和网络安全钩子函数（hooks），以及其他安全选项。

sound/：这里放置的是声卡驱动程序和其他与声音相关的代码。

usr/：此目录中的代码用于构建包含 root 文件系统映像的 cpio-格式 的归档文件，用于早期用户空间。

linux 文件系统 是什么意思

文件系统是操作系统用于明确存储设备（常见的是磁盘，也有基于NANDFlash的固态硬盘）或分区上的文件的方法和数据结构；

即在存储设备上组织文件的方法。

操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。

文件系统由三部分组成：文件系统的接口，对对象操纵和管理的软件集合，对象及属性。

从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的系统。

300来行代码带你实现一个能跑的最小Linux文件系统

Linux作为一个类UNIX系统，其文件系统保留了原始UNIX文件系统的表象形式，它看起来是这个样子：

它其实是一棵目录树(没有画全)：

然而，虽然所有的UNIX系统以及类UNIX系统的文件系统看起来一样，但是它们的实现却是不尽相同。

作为普通用户，了解文件系统的基本操作就够了；作为应用开发人员，了解文件系统的POSIX接口足矣，但是作为一个对操作系统有着浓厚兴趣的爱好者而言，自己可能就是一个新的文件系统的潜在实现者，所以必须一窥究竟，看看如此外观的文件系统到底是如何实现的。

网上已经有了很多关于UNIX/Linux文件系统实现的资源，但是无一例外，都太复杂了，除了整体的源码分析外，几乎就是针对某个特定文件系统的详解了，如此复杂的这些对于初涉该领域的满腔热情者无疑是一盆冷水，很多人因此望而却步。

几乎所有的关于Linux文件系统实现的资源都在用不同的语言解释上面的这些问题，这很容易陷入细节的泥潭。

本文以Linux内核为例，用一种稍微不同的方式去描述文件系统的实现。嗯，我会分3个部分来介绍Linux内核的文件系统：

本文中，我会通过一个实实在在的文件系统实现的例子，试图阐述 实现一个文件系统，哪些是必须的，哪些不是必须的。 这是一个任务驱动的过程，从简单的例子开始。

读过本文之后，相信会对Linux文件系统的实现有一个总体上的宏观把握，然后再去反复推敲上述的细节问题，重读网上的那些经典资源，相信会事半功倍。

当然，在给出最简单的tinyfs实现之前，还是会有一个总体的介绍。

如果我们把本文最初描述的那个在几乎所有UNIX/类UNIX系统中长的一模一样的文件系统表面刨开，在Linux内核中，文初的那棵树其实它长下面的样子(其实在大多数类UNIX系统中，它们长得都差不多)：

【这张图基于我一张手绘图修改而成】

我们看到，Linux系统的文件目录树就是靠上图中的这一系列的链表穿针引线给串在一起的，就像缝制一件衣服一样，最终的成衣就是我们看到的Linux系统目录树，而缝制这件成衣的线以及指导走线的规则便是VFS本身了。

现在只要记住两个重要链表：

然后读完本文之后再去结合代码深入分析它们是如何串起整个文件系统的。

VFS之所有可以将机制大相径庭的完全不同的文件系统对外统一成一个样子，完全就是依靠了它的统一的对POSIX文件调用的接口，该接口的结构看上去是下面的样子：

注意上图最下面的那个椭圆，如果要实现一个文件系统，这个椭圆里的东西是关键，它完成了穿针引线的大部分工作。

现在让我们纵向地看一下一个完整的文件系统实现都包括什么，我指的是从POSIX系统调用开始，一直到数据落盘。Linux内核关于文件系统IO，完整的视图如下所示：

注意VFS提供的三类接口：

一个文件系统如果能实现上面三类接口，那它就是个完整的文件系统了。

我们恰好可以从设计并实现一个最基本的这样的文件系统开始。一个基本的文件系统，其着重点在于上图中红色的部分，而其它部分则不是必不可少的，但是却是让该文件系统变得优秀(而不仅仅是可用)所必须的。

为什么要实现这么一个文件系统，难道没人已经做了这个工作吗？做这个工作的意义何在？

原因如下：

然而确实，我没有找到简单的 最小文件系统 实现，也许你会说Linux内核自带的ramfs难道不就是一个现成的吗？的确算一个，但它有两个问题导致你无法领略实现一个文件系统的全过程，注意，我说的可是全过程：

为了 追求完整， 如果你把如何组织一块内核作为ramfs的底层介质这部分代码全部看完，如果你把libfs.c里的库实现全部看完，我想ramfs也就不算一个 足够简单 的文件系统实例了。

看到了么？要想代码简单，你就不得不使用libfs.c里的现成的例程，这将损失你实现一个文件系统的完整性体验，反之，要想完整实现一个文件系统，你可能不得不自己写大量的代码，这却并不简单。

如何既完备，又足够简单呢？

对于我这种编程水平渣渣的内核爱好者而言，如何在堵车的一个多小时内完成一个可以编译通过的文件系统(我承认完全能跑是我回到家后又调试了一个多小时才完成的...)，这对于我而言，是一个挑战，但我要试一试，没想到就成功了。所以才有了今天的分享。

我从最底层的介质结构的设计开始。

我并没有真实的硬件介质，也并不打算编写专门的 格式化程序 去格式化一块内存区域，所以我直接用大数组定义一块内存，它便是我的模拟介质了，我的tinyfs的文件格式如下：

这个文件系统的格式非常的Low：

之所以这么Low是因为它只是一个开始， 当这个文件系统实现并且能跑之后，你会发现它因为Low而带来的不足和一些代价，而弥补这些不足正好是优化的动机，带着你逐步实现一个更加不Low的文件系统，在实现的过程中，你会窥见并掌握Linux内核文件系统的全貌和细节。 完美的学习过程，OK！

下面是代码：

review代码后，你可能已经发现了几个问题：

嗯，其实这些问题目前而言还都不是问题，它们并不阻碍这个文件系统的真实性，它用起来是那么的真实。

没有任何规范规定一个文件系统存储格式必须有什么或者必须没有什么，文件系统格式只是一个 看上去还可以的信息持久化记录格式 ，只要下次能根据某些信息将文件读取出来，任何格式都是OK的。

之所以很多人会认为一个文件系统的格式必须要符合某种规范，完全是因为人们看的最多的那些文件系统ext3，ext4，ntfs等恰好是那样做的罢了。不过事实证明，那样做确实是很好的。在可用的玩具完成之后，就要考虑 性能，健壮性，可扩展性 等这些工程因素了。而ext3/4，ntfs，xfs则充分考虑了这些。

逐渐的，权威变成了规范，至少成了一种范式或者模式，这是计算机领域常有的事，见怪不怪。

我们来使用下这个文件系统：

OK，挂载成功。

这里又有疑问了，为什么是none挂载，而不是一个块设备，比如/dev/sda1之类的。

这是因为我根本没有将介质(其实是一块连续的内存)抽象成块设备，如果引入块设备抽象，势必要导出device层操作接口，这样做并不困难，但却太麻烦，且块设备抽象和文件系统的实现核心无关。本文不是讲块设备的，加之班车上的堵车时间有限，故不做抽象。

好了，现在让我们来折腾下/mnt目录，该目录就是我的tinyfs的挂载目录了，在其下读写文件，就是在tinyfs的内存介质上读写文件：

除了最后一个删除目录的操作，其它的都OK，这也是预期之中，毕竟删除目录是TODO嘛。

一共300来行的代码(省去了很多异常判断和处理，真实情况下，这些要占据80%的代码量)，非常容易读懂，你会发现这个文件系统实现是如此之low，然而却能看起来像真的一样。

这意味着完成和完美真的是两回事！

很多最终看起来很大型的东西，都是都这种刚刚完成可以用开始的。

很明显，这个代码没有使用块层来和底层介质通信，而是直接操作了底层介质，也就是那块连续的内存。因为我用内存模拟介质，尚且OK，如果底层真的有一个类似磁盘那样的慢速介质，每次操作直接读写block将是不可接受的。但如果你想获得性能上的提升，就必须使用块层的缓存机制，以及pagecache机制。

所以，方向很明确，我们有了一个todolist：

这些todo完成，意味着对Linux内核文件系统实现原理的彻底掌握，从一个简单的刚刚可用的tinyfs开始(这花不了多少时间)，到整理出一份todolist，到完成这些todo，这便是一个任务驱动的学习过程。

回过头来看Linux文件系统IO的纵向视图：

这次注意蓝色部分，我们的TODO就是要补充这部分的实现。

好了，换一个视角看VFS。

我们把Linux内核内存中的VFS看作是磁盘等慢速介质中特定文件系统的缓存，这是一个典型的 分级存储结构， 就好像CPU cache和内存的关系一样。

在这个视角下，如何完成上图蓝色框框中的部分，可参考的现成范式就太多了。但无论如何都要解决的是：

Linux内核已经给了我们一个现成的答案：

当然，如果你觉得这些不够好，你也可以设计你自己的。总之，这是一块非常独立的工作，正如我图中所示，这部分工作的目标是，在文件系统刚好可以工作后， 让事情变得更加完美有趣！

Linux系统各个文件介绍

在linux系统中，一些都是文件，因此想要学习linux驱动，必须知道各个文件的作用，liunx主要包括uboot 内核 和文件系统三大块。

/bin 二进制可执行命令，比如cd ls 等命令。

/dev 设备特殊文件，一些硬件驱动文件放在该文件下，比如串口驱动文件/dev/tty0；

/etc 系统管理和配置文件，一些配置文件放在这个文件，比如网络配置等配置。

/etc/rc.d 启动的配置文件和脚本，这是个脚本文件，内核启动的第一步；

/home 用户主目录的基点，比如用户user的主目录就是/home/user，可以用~user表示

/lib 标准程序设计库，又叫动态链接共享库，一些库文件放在该文件下；

/sbin 系统管理员命令，这里存放的是系统管理员使用的管理程序

/tmp 公用的临时文件存储点，一般一些程序生成的临时文件都放在该文件下，比如我目前做的项目，生成的 临时配置文件都放在该文件下；

/root 系统管理员的主目录（特权阶级），通过SU命令可以进入该用户，该用户有最高的权限；

/mnt 系统提供这个目录是让用户临时挂载其他的文件系统，一些比如U盘都挂载在该目录下；

/lost+found 这个目录平时是空的，系统非正常关机而留下“无家可归”的文件（windows下叫什么.chk）就在这里 /proc 虚拟的目录，是系统内存的映射。可以直接访问这个目录来获取系统信息。

/var 某些大文件的溢出区，比方说各种服务的日志文件，该文件在程序定位中很有用，一些错误都记录在该目录下，/var/log;

/run 里面的东西是系统运行时需要的, 不能随便删除. 但是重启的时候应该抛弃. 下次系统运行时重新生成

/usr 最庞大的目录，要用到的应用程序和文件几乎都在这个目录。其中包含：

/usr/x11r6 存放x window的目录

/usr/bin 众多的应用程序

/usr/sbin 超级用户的一些管理程序

/usr/doc linux文档

　 /usr/include linux下开发和编译应用程序所需要的头文件

/usr/lib 常用的动态链接库和软件包的配置文件

/usr/man 帮助文档

　 /usr/src 源代码，linux内核的源代码就放在/usr/src/linux里

/usr/local/bin 本地增加的命令

/usr/local/lib 本地增加的库根文件系统 通常情况下，文件系统所占空间一般应该比较小，因为其中的绝大部分文件都不需要经常改动，而且包括严格的文件和一个小的不经常改变的文件系统不容易损坏。 除了可能的一个叫/ v m l i n u z标准的系统引导映像之外，根目录一般不含任何文件。所有其他文件在文件系统的子目录中。

使用/ v a r / t m p来代替/tmp ，因为前者可能拥有一个更大的磁盘空间。

Linux文件系统中包括的主要文件类型有哪些？

主要文件类型包括如下：

ext： ext 是第一个专门为 Linux 的文件系统类型,叫做扩展文件系统。

ext2：ext2 是为解决 ext 文件系统的缺陷而设计的可扩展的高性能的文件系统.又被称为 二级扩展文件系统

ext3： ext3 是由开放资源社区开发的日志文件系统,. ext3 被设计成是 ext2 的升级版本。

jsf： jsf 提供了基于日志的字节级文件系统,该文件系统是为面向事务的高性能系统而开发的。

ReiserFS： ReiserFS 基于平 衡树结构的 、ReiserFS 文件系统在网上公布.ReiserFS 3.6.x(作为 Linux 2.4 一部分 的版本)，设计成员相信最好的文件系统是那些能够有助于创建独立的共享环境或者命名空间的文件系统。

Xfs： xfs 是一种非常优秀的日志文件系统,它是 SGI 公司设计的.xfs 被称为业界最先进 的,最具可升级性的文件系统技术.它是一个全 64 位,快速,稳固的日志文件系统,

Linux文件系统中的文件是数据的集合，文件系统不仅包含着文件中的数据而且还有文件系统的结构，所有Linux 用户和程序看到的文件、目录、软连接及文件保护信息等都存储在其中。

很详细地了解某个操作系统的实际工作方式是非常困难的，因为大多数操作系统的源代码都是严格保密的。在以实际使用为目标的操作系统中，让任何人都可以自由获取系统源代码，无论目的是要了解、学习还是修改，这样的系统并不多。本论文的主题就是这些少数操作系统中的一个：Linux。

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