了解Linux的文件系统时先了解硬盘的工作原理
目前的存储设备分为机械硬盘、SSD、闪存，其中SSD和闪存的很多概念继承于机械硬盘。
机械硬盘能实现信息存储的功能基于：磁性存储介质能够被磁化，且磁化后会长久保留被磁化的状态，这种被磁化状态能够被读取出来，同时这种磁化状态还能够不断被修改，磁化正好有两个方向，所以可以表示0和1。 于是硬盘就是把这种磁性存储介质做成一个个盘片，每一个盘片上都分布着数量巨大的磁性存储单位，使用磁性读写头对盘片进行写入和读取（从原理上类似黑胶唱片的播放）。
一个硬盘中的磁性存储单位数以亿计（1T硬盘就有约80亿个），所以需要一套规则来规划信息如何存取（比如一本存储信息的书我们还会分为页，每一页从上到下从左到右读取，同时还有章节目录）于是就有了这些物理、逻辑概念。
机械硬盘工作原理
- 磁盘读写的最小单位是扇区，扇区的大小只有512B的大小，文件系统就把多个扇区组成了一个逻辑块，每次读写的最小单位就是逻辑块（数据块），Linux中的逻辑块的每个块的大小为4KB，也就是一次性可以读取8个扇区，这将会大大提高了磁盘的读写效率。
- 一个硬盘有多张盘片叠成，不同盘片有编号
- 每张盘片上的存储颗粒成环形一圈圈地排布，每一圈称为磁道，有编号
- 每条磁道上都有一圈存储颗粒，每512*8（512字节，0.5KB）个存储颗粒作为一个扇区，扇区是硬盘上存储的最小物理单位
- N个扇区可以组成簇，N取决于不同的文件系统或是文件系统的配置，簇是此文件系统中的最小存储单位
- 所有盘面上的同一磁道构成一个圆柱，称为柱面，柱面是系统分区的最小单位
工作原理： 磁头读写文件的时候，首先是分区读写的，由inode编号（区内唯一的编号后面介绍）找到对应的磁道和扇区，然后一个柱面一个柱面地进行读写。机械硬盘的读写控制系统是一个令人叹为观止的精密工程（一个盘面上有几亿个存储单位，每个磁道宽度不到几十纳米，磁盘每分钟上万转），同时关于读写的逻辑也是有诸多细节（比如扇区的编号并不是连续的），非常有意思，可以自行搜索文章拓展阅读。
有了硬盘并不意味着LInux可以立刻把它用来存储，还需要组合进Linux的文件体系才能被Linux使用。
文件系统
Linux的文件管理系统和传统的文件管理系统不一样，它利用块设备来存储和管理文件。Linux的文件管理系统包括以下部分：
- Superblock（超级块）
超级块是文件系统的元数据，记录着文件系统的基本信息。包括文件系统的类型、容量、块大小、inode数量、挂载时间以及访问权限等。超级块的位置固定在文件系统的之一个块上，因此是文件系统查询的入口。
- Inode（索引节点）
Inode存储文件和目录的元数据信息，例如文件的大小、所有者、创建时间、修改时间、访问权限等信息。Inode本身没有存储文件的数据，而是记录文件所在的位置，即数据块的地址。每一个文件和目录都有一个唯一的inode号，通过该号码可以找到所对应的元数据。
- 数据块
数据块是存储实际文件数据的区域。数据块的大小是可配置的，通常为4KB或8KB，并根据文件大小动态扩展。文件数据不一定存储在连续的数据块中，当文件大小超过一个块时，其数据将被分散存储到多个不同的数据块中。
- 目录
目录是一种特殊的文件，用于存储文件名和对应inode号的映射关系。每个目录都有一个inode号，记录着该目录中所包含的所有文件和子目录的信息。
- 文件
文件是指存储在文件系统中的应用程序或用户数据。文件的数据存储在一个或多个数据块中，其元数据信息存储在所对应的inode中。
块设备工作原理
块设备原理
块设备是一种大容量存储设备，如硬盘、U盘、光盘等。块设备按照块大小划分成多个逻辑块，每个逻辑块包含一定数量的数据和元数据信息。在Linux中，块设备由驱动程序和文件系统来管理，文件系统利用驱动程序提供的接口与块设备交互。
块设备的读写操作是按照块的大小进行的。当应用程序需要访问块设备时，首先将指令传递给文件系统，文件系统再将指令传递给设备驱动程序。驱动程序通过硬件控制器从物理设备中读取或写入数据，然后将处理好的数据返回给文件系统，文件系统再将数据返回给应用程序。
块设备通常包含多个分区，每个分区都是一个独立的逻辑卷。每个分区有一个超级块，记录着该分区的基本信息。文件系统以分区为单位进行管理，每个分区都有一个自己独立的inode表，用于记录分区内文件和目录的信息。
块设备容量的大小取决于其硬件规格和文件系统的类型和配置。在Linux中，常用的文件系统类型包括ext4、xfs、btrfs等。不同的文件系统类型支持不同的特性和性能，选择适合自己需求的文件系统非常重要。
