arm linux 文件系统

ARM Linux 文件系统详解

一、

在 ARM 架构的 Linux 系统中，文件系统是用于组织和管理数据存储的重要组成部分，它负责管理文件和目录的结构、权限、存储空间分配等关键功能，确保系统能够高效地读写数据并维护数据的安全性和完整性。

二、常见的文件系统类型

文件系统类型	特点
ext4	Linux 系统中广泛使用的日志文件系统，具有良好的性能和稳定性，支持大容量存储设备，提供文件权限管理、日志功能以减少数据丢失风险等。
FAT32	兼容性较好，常用于 U 盘、移动硬盘等存储设备，在 ARM Linux 中也可通过挂载方式使用，但不支持文件权限设置等高级特性，最大单个文件大小有限制。
NTFS	主要用于 Windows 系统，在 ARM Linux 中可以通过特定软件包实现读写操作，具备丰富的元数据支持，如文件压缩、加密等，但默认情况下可能只有只读权限。
YAFFS/YAFFS2	专为嵌入式 NAND 闪存设计的文件系统，在 ARM 嵌入式设备中应用广泛，对 NAND 闪存的坏块管理、磨损均衡等有良好支持，适合小容量存储设备。

三、文件系统结构

（一）超级块（Superblock）

存储文件系统的基本信息，如文件系统类型、块大小、总块数、空闲块数等。

位于文件系统的起始位置，操作系统在挂载文件系统时首先读取超级块以获取文件系统的元数据信息。

（二）索引节点（Inode）

每个文件和目录都有一个对应的索引节点，包含文件的类型、权限、所有者、大小、创建时间、修改时间、访问时间等信息，以及文件数据在磁盘上的存储地址（对于常规文件）或子目录的指向（对于目录文件）。

索引节点编号是唯一的，通过索引节点号可以快速定位文件的元数据信息，而不需要遍历整个文件系统。

（三）数据块（Data Block）

用于实际存储文件数据的部分，文件系统将磁盘空间划分为若干个固定大小的数据块（4KB），文件的数据按照块号顺序存储在这些数据块中。

数据块的分配和回收由文件系统的管理机制负责，以实现高效的存储空间利用和文件读写操作。

（四）目录项（Directory Entry）

目录也是一种文件，其数据部分存储的是目录下文件和子目录的目录项，目录项包含文件名、索引节点号以及一些文件属性标志等信息。

通过目录项中的索引节点号，可以关联到对应文件或目录的索引节点，从而获取完整的文件元数据信息并进行访问。

四、文件系统挂载与卸载

（一）挂载（Mount）

挂载是将一个文件系统连接到系统的文件系统层次结构中的某个目录上，使得用户可以访问该文件系统中的文件和目录。

在 ARM Linux 中，通常使用mount 命令进行挂载操作，将 U 盘（假设设备名为/dev/sda1）挂载到/mnt/usb 目录，命令为：mount /dev/sda1 /mnt/usb。

挂载时需要指定设备文件和挂载点目录，并且要确保挂载点目录存在且具有适当的权限，如果文件系统有特定的挂载选项（如只读、用户 ID、组 ID 等），可以在mount 命令中使用-o 选项进行设置。

（二）卸载（Umount）

卸载是将已经挂载的文件系统从系统的文件系统层次结构中移除，释放相关资源。

使用umount 命令进行卸载操作，要卸载前面挂载的 U 盘，命令为：umount /mnt/usb。

在卸载之前，需要确保没有进程正在使用该文件系统，否则可能会导致卸载失败，可以使用lsof 命令查看正在使用文件系统的进程，并根据实际情况进行处理（如结束相关进程或强制卸载，但强制卸载可能会导致数据丢失或文件系统损坏，应谨慎使用）。

五、文件权限与所有权

（一）权限表示

在 ARM Linux 文件系统中，每个文件和目录都有相应的权限设置，用于控制用户对文件的读取、写入和执行操作。

权限分为三组，分别对应文件所有者、所属组和其他用户，每组权限用三位字符表示，依次为读（r）、写（w）、执行（x）权限。rwxr-xr 表示文件所有者具有读、写、执行权限，所属组成员具有读、执行权限，其他用户只有读权限。

（二）所有权设置

文件和目录的所有权包括所有者（Owner）和所属组（Group），所有者是创建文件或目录的用户，所属组是文件或目录所属的用户组。

可以使用chown 命令更改文件或目录的所有者和所属组，将文件file.txt 的所有者更改为用户user1，所属组更改为group1，命令为：chown user1:group1 file.txt。

可以使用chmod 命令更改文件或目录的权限，将文件file.txt 的权限设置为rwxr-xr，命令为：chmod 755 file.txt（7 表示所有者的读、写、执行权限，5 表示所属组的读、执行权限，5 表示其他用户的读、执行权限）。

六、相关问题与解答

（一）问题 1：如何在 ARM Linux 中创建一个新的 ext4 文件系统并挂载？

解答：

1、假设有一个未分区的存储设备（如/dev/sdb），使用fdisk 命令对其进行分区（此处以创建单个主分区为例）：

fdisk /dev/sdb
n # 创建新分区
p # 选择主分区
1 # 分区号为 1
[按回车键默认使用起始扇区]
[按回车键默认使用结束扇区，将整个磁盘空间分配给该分区]
w # 写入分区表并退出

2、使用mkfs.ext4 命令在该分区上创建 ext4 文件系统：

mkfs.ext4 /dev/sdb1

3、创建挂载点目录（例如/mnt/mydisk）：

mkdir -p /mnt/mydisk

4、使用mount 命令挂载新创建的文件系统：

mount /dev/sdb1 /mnt/mydisk

就可以在/mnt/mydisk 目录下访问新挂载的 ext4 文件系统中的文件和目录了。

（二）问题 2：为什么在 ARM Linux 中有时候无法卸载文件系统，如何解决？

解答：

1、原因：

有进程正在使用该文件系统：当有进程正在访问挂载的文件系统中的文件或目录时，系统会阻止卸载操作，以确保数据的一致性和完整性，避免正在使用的文件被意外卸载导致数据丢失或进程异常。

文件系统被占用：某些系统服务或应用程序可能在后台持续访问文件系统中的资源，即使没有明显的用户进程直接操作该文件系统。

2、解决方法：

查找正在使用文件系统的进程：使用lsof 命令结合挂载点目录来查看哪些进程正在使用文件系统，如果要卸载/mnt/usb 目录挂载的文件系统，命令为：lsof +D /mnt/usb，这将列出所有与该挂载点相关的打开文件和进程信息。

根据查找结果处理进程：如果是可以安全结束的进程，可以使用kill 命令结束相关进程，对于进程号为1234 的进程，命令为：kill 1234，如果有多个进程，可以使用killall 命令加上进程名来结束一组同类进程，但要注意，不要随意结束系统关键进程，以免导致系统不稳定。

如果无法结束进程或确定没有进程直接使用文件系统，但仍无法卸载，可以尝试强制卸载，使用umount -l 命令进行懒卸载，这会将文件系统标记为卸载状态，并在所有进程释放文件系统资源后真正完成卸载，但这种方法有一定风险，可能会导致数据丢失或文件系统损坏，应谨慎使用，如果仍然不行，可以使用umount -f 命令强制卸载，但再次强调，这可能会引起数据丢失和系统问题，只在万不得已的情况下使用。

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