Windows与Linux操作系统对磁盘和文件的管理方式有什么异同点(求详细)

分析和比较Linux和Windows文件系统的管理方式、特点和应用场合。~

和那些为每个盘建立一棵文件树的操作系统不同，Linux的整个文件系统就是一棵巨大的树结构。最顶部是/（Root根），所有文件夹、文件和驱动盘都是这个Root的分支。

例如，假定你有两个硬盘驱动器（名为a和b），一个软盘驱动器和一个CD-ROM。第一个硬盘上有两个分区（名为a1和a2）。在Windows里，其组织如下：

+ 硬盘a, 分区一(hda1): C盘

+ hda2: D盘

+ hdb1: E盘

+ 软驱: A盘

+ 光驱: F盘

在Linux里，你只有一个文件系统，而非上述Windows里列出的五个。每个盘都被挂载到这个树结构，操作起来与文件夹相仿。各个盘的组织如下：

+ hda1: / (our Root)

+ hda2: /home

+ hdb1: /home/user/music

+ 软驱: /mnt/floppy

+ 光驱: /mnt/cdrom

我们的D盘和E盘都附加在C盘里，因此无需回到顶部才能切换不同盘；这一切换动作和我们从一个文件夹进入另一个文件夹一致。对于软驱和光驱也是如此，它们都作为这个文件系统的一部分加载在/mnt目录下。实际上，这些盘几乎可以加载在Linux系统的任意一处，这取决于安装程序或用户对 /etc/fstab文件的设定，该文件告知计算机把东西（译注：驱动器，分区等等）加载至何处及如何处理它们

Windows与Linux操作系统对磁盘和文件的管理方式区别为：文件格式不同、空间不同、碎片整理不同。Windows与Linux操作系统都是以一组磁盘管理应用程序的形式提供给用户。在硬盘中产生临时交换文件，用该文件所占用的硬盘空间虚拟成内存。

一、文件格式不同

1、Windows操作系统：Windows操作系统使用FAT、NTFS文件格式。

2、Linux操作系统：Linux操作系统使用ext2、ext3、ext4文件格式。

二、空间不同

1、Windows操作系统：Windows操作系统的磁盘驱动器上有很多扇区，每个扇区都有存放一小段数据。大文件的存储需要占用很多不同的扇区。

2、Linux操作系统：Linux操作系统把所有文件都分散到了整个磁盘上，每两个文件之间都留有相当巨大的空闲空间。

三、碎片整理不同

1、Windows操作系统：当文件被修改、体积增加时，Windows操作系统尝试把文件新增的部分存放到紧邻原始文件的扇区里。但周边已经没连续的足够扇区空间了，文件需要被分割成数段。所以需要一个碎片整理工具。

2、Linux操作系统：当文件被修改、体积增加时，Linux操作系统通常有足够的空间来扩展，一旦有碎片产生时，文件系统会尝试移动整个文件来消除碎片。所以不需要一个碎片整理工具。

 磁盘文件系统是一种设计用来利用数据存储设备来保存计算机文件的文件系统，最常用的数据存储设备是磁盘驱动器，可以直接或者间接地连接到计算机上。例如：FAT、exFAT、NTFS、HFS、HFS+、ext2、ext3、ext4、ODS-5、btrfs。

      常见的，Windows 98和Windows ME使用FAT文件系统，Windows XP、2000、2003、2008以及Windows 7使用NTFS文件系统。Linux使用ext2、ext3、ext4文件系统。

Windows文件系统学习

      微软的DOS和windows文件系统文件结构采用树型结构，在DOS和 windows中这样的树型结构的根是磁盘分区的盘符（如C:），有几个分区就有几个树型结构，他们之间的关系是并列的。可以使用cd命令来切换目录，有趣的是：在命令行下目录结构Windows是“\”，而Linux是“/”

Windows磁盘碎片整理的原理

 磁盘驱动器上有很多扇区，每个扇区都有存放一小段数据。文件，特别是大文件的存储需要占用很多不同的扇区。

      有很多个文件存在的文件系统里，每个文件都会被存储在一系列连接的扇区里。后来更新了其中的一个文件，它的体积变大了。文件系统尝试把文件新增的部分存放到紧邻原始文件的扇区里。但，它周边已经没连续的足够扇区空间了，文件需要被分割成数段——这些都在自动进行的。当从磁盘上读取这个文件时，磁盘磁头需要跨越数个不同的物理位置来读取各个扇区——这样会使速度降低。

        磁盘碎片整理就是小心地移动这些小文件块来减少碎片，让每个文件都能连续的分布在磁盘上。

       如果是固态硬盘，情况又不同了，固态硬盘没有机械移动，不应该进行碎片整理——对一个u盘进行碎片整理通常会降低它的寿命。

       由于这些文件系统的工作原理，它们注定需要进行碎片整理来保持高性能。微软在它最新的视窗系统里通过在后台运行一个磁盘碎片整理进程来解决这个问题。

Linux文件系统学习

     Linux系统中每个分区都是一个文件系统，都有自己的目录层次结构。

如几个重要的目录：/etc 系统管理和配置文件、/home 用户主目录的基点，比如用户user的主目录就是/home/user，可以用~user表示

Linux文件系统使用索引节点来记录文件信息。

     了解一下Linux中文件系统如何处理数据文件，而不需要进行碎片整理？    Linux的ext2、ext3、ext4采用一种聪明的方法来存放文件。把多个文件并排放在磁盘上不同位置，Linux文件系统把所有文件都分散到了整个磁盘上，每两个文件之间都留有相当巨大的空闲空间。当文件被修改、体积增加时，它们通常有足够的空间来扩展，一旦有碎片产生时，文件系统会尝试移动整个文件来消除碎片。所以不需要一个碎片整理工具。

       Linux的ext2、ext3、ext4采用一种聪明的方法来存放文件。把多个文件并排放在磁盘上不同位置，Linux文件系统把所有文件都分散到了整个磁盘上，每两个文件之间都留有相当巨大的空闲空间。当文件被修改、体积增加时，它们通常有足够的空间来扩展，一旦有碎片产生时，文件系统会尝试移动整个文件来消除碎片。所以不需要一个碎片整理工具。

看这里
http://vbird.dic.ksu.edu.tw/linux_basic/0230filesystem_1.php

我们都知道磁盘分区完毕后还需要进行格式化(format)，之后操作系统才能够使用这个分割槽。 为什么需要进行『格式化』呢？这是因为每种操作系统所配置的文件属性/权限并不相同， 为了存放这些文件所需的数据，因此就需要将分割槽进行格式化，以成为操作系统能够利用的『文件系统格式(filesystem)』。
由此我们也能够知道，每种操作系统能够使用的文件系统并不相同。 举例来说，windows 98 以前的微软操作系统主要利用的文件系统是 FAT (或 FAT16)，windows 2000 以后的版本有所谓的 NTFS 文件系统，至于 Linux 的正统文件系统则为 Ext2 (Linux second extended file system, ext2fs)这一个。此外，在默认的情况下，windows 操作系统是不会认识 Linux 的 Ext2 的。
传统的磁盘与文件系统之应用中，一个分割槽就是只能够被格式化成为一个文件系统，所以我们可以说一个 filesystem 就是一个 partition。但是由于新技术的利用，例如我们常听到的LVM与软件磁盘阵列(software raid)， 这些技术可以将一个分割槽格式化为多个文件系统(例如LVM)，也能够将多个分割槽合成一个文件系统(LVM, RAID)！ 所以说，目前我们在格式化时已经不再说成针对 partition 来格式化了， 通常我们可以称呼一个可被挂载的数据为一个文件系统而不是一个分割槽喔！
那么文件系统是如何运行的呢？这与操作系统的文件数据有关。较新的操作系统的文件数据除了文件实际内容外， 通常含有非常多的属性，例如 Linux 操作系统的文件权限(rwx)与文件属性(拥有者、群组、时间参数等)。 文件系统通常会将这两部份的数据分别存放在不同的区块，权限与属性放置到 inode 中，至于实际数据则放置到 data block 区块中。 另外，还有一个超级区块 (superblock) 会记录整个文件系统的整体信息，包括 inode 与 block 的总量、使用量、剩余量等。
每个 inode 与 block 都有编号，至于这三个数据的意义可以简略说明如下：
superblock：记录此 filesystem 的整体信息，包括inode/block的总量、使用量、剩余量， 以及文件系统的格式与相关信息等；
inode：记录文件的属性，一个文件占用一个inode，同时记录此文件的数据所在的 block 号码；
block：实际记录文件的内容，若文件太大时，会占用多个 block 。
由于每个 inode 与 block 都有编号，而每个文件都会占用一个 inode ，inode 内则有文件数据放置的 block 号码。 因此，我们可以知道的是，如果能够找到文件的 inode 的话，那么自然就会知道这个文件所放置数据的 block 号码， 当然也就能够读出该文件的实际数据了。这是个比较有效率的作法，因为如此一来我们的磁盘就能够在短时间内读取出全部的数据， 读写的效能比较好啰。
我们将 inode 与 block 区块用图解来说明一下，如下图所示，文件系统先格式化出 inode 与 block 的区块，假设某一个文件的属性与权限数据是放置到 inode 4 号(下图较小方格内)，而这个 inode 记录了文件数据的实际放置点为 2, 7, 13, 15 这四个 block 号码，此时我们的操作系统就能够据此来排列磁盘的阅读顺序，可以一口气将四个 block 内容读出来！ 那么数据的读取就如同下图中的箭头所指定的模样了。
图1.2.1、inode/block 数据存取示意图
这种数据存取的方法我们称为索引式文件系统(indexed allocation)。那有没有其他的惯用文件系统可以比较一下啊？ 有的，那就是我们惯用的闪盘(闪存)，闪盘使用的文件系统一般为 FAT 格式。FAT 这种格式的文件系统并没有 inode 存在，所以 FAT 没有办法将这个文件的所有 block 在一开始就读取出来。每个 block 号码都记录在前一个 block 当中， 他的读取方式有点像底下这样：
图1.2.2、FAT文件系统数据存取示意图
上图中我们假设文件的数据依序写入1->7->4->15号这四个 block 号码中， 但这个文件系统没有办法一口气就知道四个 block 的号码，他得要一个一个的将 block 读出后，才会知道下一个 block 在何处。 如果同一个文件数据写入的 block 分散的太过厉害时，则我们的磁盘读取头将无法在磁盘转一圈就读到所有的数据， 因此磁盘就会多转好几圈才能完整的读取到这个文件的内容！
常常会听到所谓的『碎片整理』吧？ 需要碎片整理的原因就是文件写入的 block 太过于离散了，此时文件读取的效能将会变的很差所致。 这个时候可以透过碎片整理将同一个文件所属的 blocks 汇整在一起，这样数据的读取会比较容易啊！ 想当然尔，FAT 的文件系统需要经常的碎片整理一下，那么 Ext2 是否需要磁盘重整呢？
由于 Ext2 是索引式文件系统，基本上不太需要常常进行碎片整理的。但是如果文件系统使用太久， 常常删除/编辑/新增文件时，那么还是可能会造成文件数据太过于离散的问题，此时或许会需要进行重整一下的。 不过，老实说，鸟哥倒是没有在 Linux 操作系统上面进行过 Ext2/Ext3 文件系统的碎片整理说！似乎不太需要啦！^_^

各个驱动器（包括分区）WINDOWS作为“磁盘”来处理，分配驱动器盘符；LINUX作为“目录”来处理。分区内文件管理方式类似。

一个是分页存储，一个是索引存储方式把。

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