一、架构图
Linux存储架构体系可以分为多个层次，从底层的硬件到顶层的应用程序，每一层都有其特定的功能和作用
二、 介质层（Media Layer）
介质层是存储架构的最底层，直接与物理存储设备交互。常见的存储介质包括：
- HDD（Hard Disk Drive，硬盘驱动器）：传统的机械硬盘。
- SDD（Solid State Drive，固态硬盘）：基于闪存的高速存储设备。
- CD（Compact Disc，光盘） ：用于数据存储的光介质。
- U-disk（USB Flash Drive，优盘）：便携式闪存设备。
这些设备通过接口协议与系统通信。
三、接口协议层（Interface Protocol Layer）
接口协议层负责定义存储设备与主机之间的通信协议。常见的协议包括：
- NVMe（Non-Volatile Memory Express） ：一种用于固态硬盘的高速协议，支持PCIe接口。
- SATA（Serial Advanced Technology Attachment） ：一种较早的硬盘接口标准。
- SCSI（Small Computer System Interface） ：小型计算机系统接口，支持多种存储设备。
- RDMA（Remote Direct Memory Access） ：允许远程直接访问内存，提高数据传输效率。
三、驱动层（Driver Layer）
驱动层负责实现操作系统与硬件之间的交互。每个设备通常都有对应的驱动程序，例如：
- SCSI驱动：处理SCSI设备的命令和数据传输。
- NVMe驱动：管理NVMe设备的读写操作。
驱动层将复杂的硬件操作抽象为简单的API调用，使得上层模块无需关心底层细节。
四、文件系统层（File System Layer）
文件系统层负责组织和管理存储设备上的数据。Linux支持多种文件系统，包括：
- EXT4（Fourth Extended Filesystem）：Linux中最常用的文件系统，具有高性能和稳定性。
- XFS（Extended Filesystem） ：高性能的日志文件系统，适合大文件和高并发场景。
- Btrfs（B-Tree Filesystem） ：支持快照、克隆和高效复制的现代文件系统。
- procfs（Process Filesystem） ：虚拟文件系统，提供进程信息。
- vfat：与windows系统兼容的Linux文件系统，可作为windows分区的交换文件。
- gfs2（Global File System2）：全局文件系统2，是一种对称集群文件系统，专为高可用性和多节点共享存储设计。
五、系统调用层（System Call Layer）
系统调用层是用户空间与内核空间之间的桥梁，通过系统调用实现对文件系统的操作。例如：
- VFS（Virtual File System） ：提供统一的文件系统接口，屏蔽底层差异。
- POSIX API：标准的文件操作接口，如
open、read、write等。 - IO_uring：异步I/O接口，用于提高I/O性能。
六、应用层（Application Layer）
应用层是用户直接使用的部分，包括各种存储相关的应用程序和服务。例如：
- FastDFS：分布式文件系统，用于存储和分发多媒体文件。
- Samba：实现SMB协议的文件共享服务。
- Ceph：分布式存储系统，支持对象、块和文件存储。
- TiDB：分布式数据库，用于大规模数据存储和管理。
- MySQL：关系型数据库管理系统。
七、各层关系
各层之间的关系如下：
- 应用层通过系统调用层访问文件系统层的功能。
- 文件系统层通过VFS抽象出统一的接口，使得应用层无需关心底层文件系统的差异。
- 驱动层负责将文件系统的操作转化为硬件设备能够理解的命令。
- 接口协议层定义了设备与主机之间的通信方式。
- 介质层提供了实际的存储介质。
