嵌入式Linux文件系统：磁盘分区与布局详解

本文档深入探讨了嵌入式Linux文件系统中的文件系统布局实现，首先介绍了磁盘的工作原理，包括磁盘的物理构造、磁道、扇区以及磁头的读写机制。磁盘由多层盘片组成，磁粉通过N/S磁极代表二进制数据，磁头需保持适当距离读取，目前的技术已能实现非常高的精度。盘片通过电机高速旋转，磁头沿磁道进行圆周运动和垂直寻道，以访问不同数据。 在磁盘的逻辑结构中，磁道是同心圆，按顺序编号，而扇区则是磁道上的数据单元，同时读写。低级格式化负责在盘片上创建磁道和扇区，而高级格式化则在此基础上添加文件系统结构。磁盘工作时，数据按照柱面进行写入，减少寻道时间，提高效率。 在文件系统层面，磁盘被划分为一个或多个分区，每个分区对应一个独立的文件系统。MBR（主引导记录）位于磁盘的0号扇区，负责引导计算机，分区表列出了各分区的起始和结束位置，其中活动分区用于引导操作系统。引导块，即分区的第一个块，包含了操作系统加载程序。每个分区都从启动块开始，尽管可能不包含操作系统，但保持一致性。 文件系统的关键组成部分包括超级块，它是文件系统的元数据存储区域，包含了文件系统的配置信息；空闲空间管理用于跟踪和分配磁盘的可用空间；i节点是文件系统中用于标识文件和目录的基本单位，存储文件属性和数据块的引用信息。根目录是文件系统的顶层目录，用户通过它导航文件系统。 最后，扇区与寻址的描述强调了扇区作为最小读写单位的重要性，早期的CHS寻址方式使用柱面、磁头和扇区的组合来定位数据，随着技术发展，扇区的编址方式也有所演进。 本文详细解析了嵌入式Linux文件系统中磁盘硬件的底层运作机制，以及如何组织这些硬件资源以构建高效、稳定的文件系统结构。