【Linux】文件挂载系统-Filesystem mounting

在Linux文件系统中，文件系统挂载（Filesystem Mounting） 是一个关键操作，它将一个文件系统连接到现有的目次结构（文件系统层次结构）中，使该文件系统的内容可以被访问。Linux内核通过构建**挂载树（mount tree）**来维护系统中的挂载信息，确保不同文件系统间的层级关系可以或许准确、快速地出现。
1. 挂载的基本概念

挂载的过程可以理解为将一个文件系统的根目次“嫁接”到当前文件系统层次结构中的某个目次上。这个目次称为挂载点（mount point），一旦文件系统被挂载到该目次，用户访问该目次时实际上访问的是挂载的文件系统中的内容。
例如，将一个新的存储装备（如USB驱动器）挂载到系统中的/media/usb目次后，用户访问/media/usb时即在访问USB驱动器中的文件。
2. Linux内核中的挂载树结构

Linux内核通过挂载树（mount tree）来构造和管理挂载点及文件系统层级关系。挂载树是内存中的一个树状数据结构，它包罗了所有文件系统的挂载关系。每个节点表示一个挂载（mount），挂载树的叶子节点表示文件系统的最底层目次。
在挂载树中，每个节点（mount结构）包罗两个重要的指针：

• 指向挂载点的dentry指针：挂载点是新文件系统的“起点”，在挂载树中存储了指向该目次的dentry指针。
  
• 指向新文件系统根目次的dentry指针：每个挂载节点还包罗指向新挂载文件系统根目次的dentry指针，以此表示该文件系统的根目次在挂载后的层级结构中所处的位置。
  

通过这两个指针，Linux内核可以实现挂载点的桥接，即在挂载点与新文件系统根目次之间创建逻辑联系。虽然挂载点的dentry与新文件系统根目次的dentry之间没有直接的父子关系，但挂载结构提供了连接的桥梁，确保了目次层级结构的完整性。
3. 挂载过程的工作机制

文件系统挂载的过程可以概括如下：

• 定位挂载点：挂载时，系统会起首找到挂载点的dentry（如/media/usb的dentry）。
  
• 连接新文件系统的根目次：系统将新文件系统的根目次与挂载点相连接。此时，挂载结构中包罗了挂载点dentry的指针以及新文件系统根目次dentry的指针。
  
• 更新挂载树：系统将挂载结构添加到挂载树中，形成新的节点，表示新挂载的文件系统。
  

通过这种机制，挂载树可以完整表达出所有挂载文件系统的层级结构，并在需要访问时快速定位到文件系统的根目次。
4. 挂载树的作用与管理

挂载树结构是Linux内核用于管理和优化挂载信息的焦点机制：

• 快速路径解析：挂载树使得系统可以快速找到每个挂载点的父节点和子节点，加快路径解析，尤其在跨文件系统的情况下更为显著。
  
• 高效管理多个文件系统：Linux通过挂载树可以将不同的文件系统（如本地文件系统和网络文件系统）统一管理，包管了文件系统的层次一致性。
  
• 动态调整：挂载树在文件系统卸载或挂载新的文件系统时会主动更新，以维护当前的文件系统状态。
  

5. 挂载点与dentry的关系

挂载点的dentry和新文件系统根目次的dentry之间并不直接存在父子关系，而是通过挂载结构作为桥梁来连接它们。挂载结构将挂载点dentry和新文件系统根目次的dentry信息生存在同一个节点上，形成逻辑上的层次关系。
6. 挂载示例图

通过一个表示图，可以更清晰地展示挂载点与新文件系统根目次的连接关系：

1.                     Root Filesystem
2.                          |
3.                          |
4.                     /media (dentry)
5.                          |
6.                          |
7.                     /media/usb (挂载点 dentry) <--- Mount Structure --->  Root of New Filesystem

复制代码

• Root Filesystem：表示根文件系统。
  
• /media/usb (挂载点)：系统将新文件系统挂载到/media/usb，此时挂载结构将/media/usb的dentry与新文件系统根目次的dentry连接起来。
  
• Mount Structure：充当桥梁，包罗指向挂载点dentry的指针和新文件系统根目次的dentry指针。
  

总结

Linux的文件系统挂载机制通过挂载树结构和dentry指针实现了文件系统间的无缝连接和统一管理。在挂载过程中，挂载结构起到了桥梁的作用，使得挂载点和新文件系统根目次间的层级关系得以创建和维护。挂载树不但确保了文件系统的层次一致性，还提高了路径解析效率和文件访问的性能，是Linux文件系统管理中的关键机制。

免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！更多信息从访问主页：qidao123.com:ToB企服之家，中国第一个企服评测及商务社交产业平台。