超级块、索引节点区和数据块区

超级块、索引节点区和数据块区，什么关系都存放哪些东西？

我们都知道的是，磁盘在执行文件系统格式化时，会被分成三个存储区域，超级块、索引节点区和数据块区。

• 超级块，存储整个文件系统的状态

• 索引节点区，用来存储索引节点

• 数据块区，则用来存储文件数据

今天来讨论一下为什么这么设计，先想象一下自己一个商场的老板，应该怎么管理自己的商场。

先看不变的东西，房间数，房间大小等等。再看变的东西，比如房间里面的物品等等。

我作为老板第一应该关心，有多少个房间数，每个房间大小，多少房间是空的，多少房间是满的，有没有坏了的房间。
这些资料放哪里呢，首先我需要一个自己的办公室。我需要随手就能看到。
这个就是超级块，存在整个文件系统的状态情况。

第二 我就应该关心一下我的物品了，那我应该怎么管理我的物品呢，我需要给我每个物品做一个档案，包括编号，大小等等。
这些档案需要放到一个档案室里面，放在哪个店面。
档案对于我来说会很多，不可能直接放置到我的办公室里面，只有存在档案室。
这个就是索引节点区，可以这里迅速找到我们的物品在哪个房间。

第三就是具体的店面了，我的真实的物品都放置在我的店面里面，这个就是数据块区。

通过这个例子大家是不是可以快速理解文件系统的编排了。

官方解释：

超级块，是文件系统中的第一个块，用来存放文件系统本身的信息，比如可以用于记录每块区域的大小；

索引节点区，每个文件对应索引节点区中的一个块，我们称为索引节点，也就是 Inode，存放每个文件中所用到的数据块的地址，Inode 也是元数据主要存储的地方；

数据块区，也就是 Data Blocks，这里是真实数据存放的区域，一个文件的 inode 可能存有多个指向数据块的指针。

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buffer和cache

回归本质：cache叫缓存，buffer叫缓冲。

• buffer是啥呢？疫情来了多储备点粮食在家里，这个是啥，就是buffer。
• cache是啥呢？就是把自己爱吃的，经常吃的东西装包里，这样就可以不用去取了。

很多解释，cache会为了提高读性能，buffer是提高写性能，想想这个是为什么？
相当于一个是取出来给客户，一个把客户东西给自己放仓库。

• cache是为了把东西快速给客户
• buffer是为了把东西快速放仓库

cache经常是读，读是要去提供给用户的所以必须要快。就需要把经常用的东西放到手边。

buffer是写，是为了放东西放到仓库，攒一起在放就行。
因为写成功相当于我给你一个东西，你可以先放到一个最低的地方，等攒够了一起放到仓库里面。
只要跟用户说，收到了。

在日常工作想想redis等为了提高读的性能，cache命中率。
肯定不会为了写性能，因为如果是一个写操作的话几乎都是新的东西，肯定命中不了。

不过在网盘这种写多读少场景下，一般的操作都是都会把数据积攒到了一定规模之后在去写盘。

Linux内存中的buffer和Cache

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理论上来说，读一个文件，首先到Block Buffer, 然后到Page Cache。
有了文件系统才有了Page Cache.在老的Linux上这两个Cache是分开的。
那这样对于文件数据，会被Cache两次。这种方案虽然简单，但低效。后期Linux把这两个Cache统一了。

对于文件，Page Cache指向Block Buffer，对于非文件则是Block Buffer。
这样就如文件实验的结果，文件操作，只影响Page Cache，Raw操作，则只影响Buffer.
现在如果有些操作不直接用文件系统其实影响的就是buffer这个，比如一些VM虚拟机，则会越过File System，只操作 Disk, 常说的Direct IO。