filsystemsstrukturer

Filsystemsstrukturer beskriver hur filer lagras och organiseras inom ett filsystem. Vanligtvis följer de en hierarkisk, trädbaserad modell där varje fil eller katalog har ett namn inom en överordnad katalog och en unik väg till platsen i lagringsmediet. Filinformation lagras i metadata såsom i-noder, kataloginträden och ett superblock som beskriver filsystemets konfiguration, storlek och hur data fördelas över lagringsenheter.

I-noder innehåller metadata som ägare, rättigheter, tidsstämplar och referenser till data-blocken. Data lagras i block eller extent, och kataloginträden pekar ut vilka block som tillhör varje fil. Filen kan ha flera indirekta referenser, vilket gör det möjligt att lagra stora filer eller många små filer effektivt. Metadata hålls normalt i olika strukturer beroende på filsystemet och kan vara organiserad i blockgrupper eller liknande enheter.

Moderna filsystemsstrukturer använder journaling eller copy-on-write för att skydda mot korruption vid systemkrascher. Journaling registrerar ändringar innan de genomförs, medan copy-on-write gör nya versioner av data och metadata. Exempel på filsystem som använder dessa tekniker är ext4, NTFS, APFS, ZFS och Btrfs. Dessa lösningar varierar i hur de lagrar metadata och data, hur redundans hanteras och hur återställning och checker reparerar fel.

Olika arkitekturer och tillvägagångssätt inkluderar hierarkiska filsystem (traditionella Unix- och Windows-lösningar), FAT-liknande system med enklare metadata, samt chunk- eller CoW-baserade system som ZFS och Btrfs. Det finns även nätverks- och distribuerade filsystem (NFS, SMB, Ceph, HDFS) som gör det möjligt att dela lagring över flera maskiner. Valet av filsationsstruktur påverkas av krav på skalbarhet, tillförlitlighet, prestanda och kompatibilitet.