什么是文件系统？

文件系统是管理存储磁盘上数据如何存储以及存储在何处的过程，也称为文件管理或FS。它是一个逻辑磁盘组件，它将文件压缩并分组，称为目录。它对人类用户是抽象的，与计算机相关；因此，它管理磁盘的内部操作。文件和附加目录可以包含在目录中。尽管Windows有各种文件系统，但在现代，NTFS是最常见的。如果没有文件管理，文件将无法组织，也无法删除已安装的程序和恢复特定文件。文件系统允许您在当前目录中查看文件，因为文件通常以层次结构管理。

磁盘（例如，硬盘驱动器）具有文件系统，无论其类型和用途如何。此外，它还包含有关文件大小、文件名、文件位置片段信息以及磁盘数据存储位置的信息，并且还描述了用户或应用程序如何访问数据。文件系统管理着元数据、文件名、存储管理以及目录/文件夹等操作。

在存储设备上，文件存储在扇区中，数据存储在称为块的扇区组中。文件的大小和位置由文件系统识别，它还有助于识别哪些扇区已准备好使用。除了Windows，还有一些其他操作系统包含FAT和NTFS文件系统。但是Apple产品（如iOS和macOS）使用HFS+，因为操作系统由许多不同种类的文件系统组成。

有时，“文件系统”一词用于指代分区。例如，说“硬盘上有两个文件系统可用”，这不一定意味着驱动器被分为两个文件系统（NTFS和FAT）。而是意味着有两个独立的分区使用同一个物理磁盘。

为了工作，您接触到的大多数应用程序都需要文件系统；因此，每个分区都应该有一个。此外，如果一个程序是为macOS设计的，您将无法在Windows上使用该程序，因为程序是文件系统依赖的。

文件系统示例

文件系统示例如下：

FAT：FAT是一种文件系统，专为硬盘驱动器开发。它代表文件分配表，首次推出于1977年，用于文件分配表（FAT）中每个簇的12或16位访问。在硬盘驱动器和其他计算机系统中，它有助于管理Microsoft操作系统上的文件。在数码相机、闪存和其他便携式设备等设备中，也经常发现它用于存储文件信息。它还有助于延长硬盘驱动器的使用寿命，因为它最大限度地减少了硬盘的磨损。如今，Windows XP、Vista、7和10等较新版本的Microsoft Windows不再使用FAT，而是使用NTFS。FAT8、FAT12、FAT32、FAT16都是FAT（文件分配表）的不同类型。

GFS：GFS是一种文件系统，代表全局文件系统。它能够使多台计算机协同工作，就像一台集成机器一样，最初由明尼苏达大学开发。现在由Red Hat维护。当两台或多台计算机之间的物理距离较远，并且它们无法直接相互发送文件时，GFS文件系统使它们能够直接共享一组文件。计算机可以通过全局文件系统来组织其I/O操作以维护文件系统。

HFS：HFS（分层文件系统）是在Macintosh计算机上用于在格式化硬盘时创建目录的文件系统。通常，其基本功能是在Macintosh硬盘上组织或存放文件。自OS X上市以来，Apple就无法支持写入或格式化HFS磁盘。此外，Windows计算机不识别HFS格式的驱动器，因为HFS是Macintosh格式。Windows硬盘使用WIN32或NTFS文件系统进行格式化。

NTFS：NTFS是一种文件系统，代表NT文件系统，并在Windows NT操作系统以及Windows 2000、Windows XP、Windows 7和Windows 10等其他Windows版本上存储和检索文件。有时，它被称为新技术文件系统。与FAT和HPFS文件系统相比，它提供了更好的文件恢复和数据保护方法，并在可扩展性、安全性和性能方面提供了许多改进。

UDF：UDF是一种文件系统，代表通用磁盘格式，由OSTA（Optical Storage Technology Association）于1995年首次开发，用于确保写入多个光盘介质的数据之间的一致性。它与CD-ROM和DVD-ROM一起使用，并得到所有操作系统的支持。现在，它在CD-R和CD-RW的刻录过程中使用，称为分组写入。

文件系统架构

文件系统包含两到三个层。有时，这些层协同工作，有时则明确分离。逻辑文件系统为文件操作（如OPEN、CLOSE、READ等）提供API（应用程序编程接口），因为它负责与用户应用程序的交互。此外，对于处理，请求的操作会被转发到其下方的层。此外，可选的第二层支持各种并发的物理文件系统实例，称为虚拟文件系统。每个并发实例称为一个文件系统实现。

第三层负责处理缓冲和内存管理，称为物理文件系统。它负责存储设备的物理操作，并处理正在读取或写入的物理块。此外，为了驱动存储设备，该层与通道和设备驱动程序进行交互。

文件系统类型

有各种类型的文件系统，如下所示：

1. 磁盘文件系统

在磁盘存储介质上，磁盘文件系统能够在短时间内随机访问数据。此外，它还包括对数据访问速度的预期。无论数据的顺序位置如何，多个用户都可以通过磁盘文件系统访问磁盘上的多个数据。

2. 闪存文件系统

闪存文件系统负责闪存的限制、性能和特殊功能。最好使用为闪存设备设计的​​文件系统，然而，磁盘文件系统是基本存储介质，可以利用闪存设备。

3. 磁带文件系统

磁带文件系统用于将文件存储在磁带上，因为它是磁带格式和文件系统。与磁盘相比，磁带在长时间访问数据方面更强大，这对于通用文件系统的创建和有效管理提出了挑战。

4. 数据库文件系统

基于数据库的文件系统是另一种文件管理方法。文件根据其特征（如文件类型、作者、主题等）进行识别，而不是通过分层结构管理。

5. 事务性文件系统

某些程序要求一个或多个更改因任何原因而失败，或者需要对多个文件系统进行更改但又不进行任何更改。例如，程序在安装或更新软件时可能会写入配置文件或库和可执行文件。如果在更新或安装过程中停止，软件将无法使用或损坏。此外，如果软件的安装或更新过程不完整，整个系统可能会处于无法使用的状态。

6. 网络文件系统

网络文件系统提供对服务器上文件的访问。在远程网络连接的计算机中，通过本地接口，程序能够透明地创建、管理和访问分层文件和目录。FTP和WebDAV的类文件系统客户端，以及AFS、SMB协议、NFS都是网络文件系统的例子。

7. 共享磁盘文件系统

共享磁盘文件系统允许多台计算机访问相同的外部磁盘子系统，但当多台计算机访问同一外部磁盘子系统时，在这种情况下可能会发生冲突；因此，为了防止冲突，文件系统决定访问哪个子系统。

8. 最小文件系统

在20世纪70年代，对于一些早期的微型计算机用户来说，磁盘和数字磁带设备价格昂贵。设计了几种更便宜的、使用普通音频磁带的​​基本数据存储系统。在录音机上，当系统需要写入数据时，会提示用户按下“RECORD”。并且，为了通知系统，在键盘上按下“RETURN”。此外，在录音机上，当系统需要读取数据时，用户需要按下“PLAY”按钮。

9. 扁平文件系统

在扁平系统中不存在子目录。它只包含一个目录，所有文件都保存在同一个目录中。由于可用数据空间相对较小，因此当软盘介质首次出现时，这种类型的文件系统就足够了。