●第1章從文件繫統是什麼說起1
1.1什麼是文件繫統1
1.1.1普通用戶角度的文件繫統3
1.1.2操作繫統層面的文件繫統9
1.1.3文件繫統的基本原理12
1.2常見文件繫統及分類13
1.2.1本地文件繫統14
1.2.2偽文件繫統14
1.2.3網絡文件繫統15
1.2.4集群文件繫統16
1.2.5分布式文件繫統16
第2章知其然——如何使用文件繫統17
2.1巧婦之炊——準備開發環境17
2.2文件內容的訪問——讀/寫文件18
2.2.1文件繫統的API18
2.2.2文件訪問的一般流程19
2.2.3文件內容的讀/寫實例20
2.2.4關於API函數的進一步解釋22
2.3如何遍歷目錄中的文件24
2.4格式化文件繫統與掛載27
2.5文件繫統與權限管理29
2.5.1Linux權限管理簡介30
2.5.2設置文件的RWX權限31
2.5.3設置文件的ACL權限34
2.6文件繫統的鎖機制37
2.6.1文件鎖的分類與模式37
2.6.2Linux文件鎖的使用38
2.7文件繫統的擴展屬性41
2.8文件的零拷貝42
2.8.1零拷貝的基本原理42
2.8.2零拷貝的繫統API44
第3章知其所以然——本地文件繫統原理及核心技術46
3.1Linux文件繫統整體架構簡介46
3.1.1從VFS到具體文件繫統48
3.1.2關鍵處理流程舉例50
3.2本地文件繫統的關鍵技術與特性61
3.2.1磁盤空間布局（Layout）61
3.2.2文件的數據管理69
3.2.3緩存技術77
3.2.4快照與克隆技術82
3.2.5日志技術84
3.2.6權限管理85
3.2.7配額管理89
3.2.8文件鎖的原理91
3.2.9擴展屬性與ADS92
3.2.10其他技術簡介94
3.3常見本地文件繫統簡介95
3.3.1ExtX文件繫統95
3.3.2XFS文件繫統95
3.3.3ZFS文件繫統96
3.3.4Btrfs文件繫統97
3.3.5FAT文件繫統98
3.3.6NTFS文件繫統98
第4章從理論到實戰——Ext2文件繫統代碼詳解99
4.1本地文件繫統的分析方法與工具99
4.1.1基於文件構建文件繫統100
4.1.2了解函數調用流程的利器100
4.2從Ext2文件繫統磁盤布局說起102
4.2.1Ext2文件繫統整體布局概述102
4.2.2超級塊（SuperBlock）103
4.2.3塊組描述符（BlockGroupDescriptor）106
4.2.4塊位圖（BlockBitmap）108
4.2.5inode位圖（inodeBitmap）109
4.2.6inode與inode表109
4.3Ext2文件繫統的根目錄與目錄數據布局113
4.4Ext2文件繫統的掛載116
4.5如何創建一個文件117
4.5.1創建普通文件118
4.5.2創建軟硬鏈接121
4.5.3創建目錄125
4.6Ext2文件繫統刪除文件的流程125
4.7Ext2文件繫統中文件的數據管理與寫數據流程129
4.7.1Ext2文件繫統中的文件數據是如何管理的129
4.7.2從VFS到Ext2文件繫統的寫流程130
4.7.3不同寫模式的流程分析134
4.7.4緩存數據刷寫及流程138
4.8讀數據的流程分析140
4.8.1緩存命中場景141
4.8.2非緩存命中場景142
4.8.3數據預讀邏輯143
4.9如何分配磁盤空間148
4.9.1計算存儲路徑150
4.9.2獲取存儲路徑152
4.9.3分配磁盤空間153
4.10Ext2文件繫統的擴展屬性154
4.10.1Ext2文件繫統擴展屬性是怎麼在磁盤存儲的154
4.10.2設置擴展屬性的VFS流程157
4.10.3Ext2文件繫統擴展屬性接口實現159
4.11權限管理代碼解析163
4.11.1ACL的設置與獲取163
4.11.2ACL權限檢查164
4.12文件鎖代碼解析165
4.12.1flock()函數的內核實現165
4.12.2fcntl()函數的內核實現167
第5章基於網絡共享的網絡文件繫統172
5.1什麼是網絡文件繫統172
5.2網絡文件繫統與本地文件繫統的異同174
5.3常見的網絡文件繫統簡析174
5.3.1NFS文件繫統174
5.3.2SMB協議與CIFS協議175
5.4網絡文件繫統關鍵技術175
5.4.1遠程過程調用（RPC協議）176
5.4.2客戶端與服務端的語言——文件繫統協議177
5.4.3文件鎖的網絡實現178
5.5準備學習環境與工具179
5.5.1搭建一個NFS服務179
5.5.2學習網絡文件繫統的利器180
5.6網絡文件繫統實例181
5.6.1NFS文件繫統架構及流程簡析181
5.6.2RPC協議簡析185
5.6.3NFS協議簡析186
5.6.4NFS協議的具體實現191
5.7NFS服務端及實例解析203
5.7.1NFSD203
5.7.2NFS-Ganesha210
第6章提供橫向擴展的分布式文件繫統216
6.1什麼是分布式文件繫統216
6.2分布式文件繫統與網絡文件繫統的異同217
6.3常見分布式文件繫統217
6.3.1GFS218
6.3.2CephFS219
6.3.3GlusterFS219
6.4分布式文件繫統的橫向擴展架構220
6.4.1中心架構220
6.4.2對等架構221
6.5分布式文件繫統的關鍵技術222
6.5.1分布式數據布局222
6.5.2分布式數據可靠性（Reliability）224
6.5.3分布式數據一致性（Consistency）228
6.5.4設備故障與容錯（FaultTolerance）229
6.6分布式文件繫統實例之CephFS230
6.6.1搭建一個CephFS分布式文件繫統230
6.6.2CephFS分布式文件繫統架構簡析231
6.6.3CephFS客戶端架構234
6.6.4CephFS集群端架構236
6.6.5CephFS數據組織簡析239
6.6.6CephFS文件創建流程解析244
6.6.7CephFS寫數據流程解析251
6.7分布式繫統實例之GlusterFS253
6.7.1GlusterFS的安裝與使用253
6.7.2GlusterFS整體架構簡析257
6.7.3轉換器與轉換器樹259
6.7.4GlusterFS數據分布與可靠性263
6.7.5GlusterFS客戶端架構與I/O流程268
6.7.6GlusterFS服務端架構與I/O流程270
第7章百花爭艷——文件繫統的其他形態272
7.1用戶態文件繫統框架272
7.1.1Linux中的用戶態文件繫統框架Fuse272
7.1.2Windows中的用戶態文件繫統框架Dokany279
7.2對像存儲與常見實現簡析282
7.2.1從文件繫統到對像存儲282
7.2.2S3對像存儲簡析287
7.2.3Haystack對像存儲簡析288
參考文獻295

本書通過理論與實踐相結合的方式，深入淺出地介紹了文件繫統的概念、原理和具體實現。本書涵蓋本地文件繫統、網絡文件繫統、分布式文件繫統和對像存儲等內容，可以說涵蓋了數據持久化文件繫統的主要領域。為了使讀者更加深入地理解文件繫統的原理，本書不僅介紹了文件繫統的原理和關鍵技術，還結合開源項目介紹了文件繫統的實現細節。最後，本書介紹了在互聯網領域廣泛使用的對像存儲、承載海量訪問請求的原理及可存儲海量數據的架構。希望讀者通過閱讀本書對文件繫統有全面、深入的認識。本書既可以作為文件繫統及其他存儲繫統開發人員的指導用書，也可以作為軟件架構師、程序員和Linux運維人員的參考用書。