Android 文件系统剖析：打造坚实的文件存储基础193

Android 操作系统采用了精巧的文件系统，为应用程序提供了稳定的存储环境。文件系统是操作系统的重要组成部分，负责管理数据在存储设备上的组织和访问方式。Android 文件系统在设计时考虑到了安全性、性能和灵活性，确保了移动设备上数据的可靠存储和访问。

分层文件系统

Android 文件系统是一个分层的结构，由多个层组成。每一层都提供特定的功能，共同构建一个强大的文件管理系统。主要分层如下：

虚拟文件系统 (VFS)：VFS 是文件系统分层的抽象层，提供不同文件系统类型的统一接口。它允许应用程序以一致的方式访问不同类型的数据存储设备，如外部存储卡和内部闪存。文件系统层：文件系统层负责实现特定文件系统的具体功能。Android 支持多种文件系统，包括 ext4、FAT32 和 exFAT。文件系统层将数据组织成目录和文件，并提供对文件和目录的访问操作。块设备层：块设备层管理底层存储设备上的物理块。它将存储设备抽象为一组块，并提供对这些块的读写操作。

Ext4 文件系统

Android 默认使用 ext4 作为其主要文件系统。Ext4 是一种日志文件系统，这意味着它在写入数据之前将写入操作记录到日志中。这提供了数据完整性的保证，因为即使在系统故障的情况下，也可以通过日志恢复数据。

Ext4 也支持扩展特性，这是一种将元数据附加到文件和目录的机制。该功能可以存储有关文件和目录的附加信息，例如用户标识或访问控制列表。

F2FS 文件系统

F2FS（闪存友好文件系统）是一个为闪存存储设备设计的专门文件系统。它经过优化，可以提高闪存设备的性能和寿命。F2FS 使用了一种称为日志区块的方法，该方法在写入操作期间将数据一次写入多个块，从而减少了擦除写入周期并延长了设备的寿命。

F2FS 还支持 TRIM 操作，该操作允许操作系统从闪存设备中删除不再使用的块。这有助于维持文件系统的性能和稳定性。

权限和安全性

Android 文件系统提供了细粒度的权限控制，以保护用户数据。每个文件和目录都有一个所有者、一个组和一个其他用户。可以为每个级别设置读、写和执行权限。

Android 还实现了 SELinux（安全增强型 Linux）内核模块，它提供强制访问控制 (MAC)。SELinux 策略限制应用程序和进程对文件和目录的访问，即使应用程序具有 root 权限。这有助于提高系统的整体安全性。

性能优化

Android 文件系统针对移动设备的性能进行了优化。它使用延迟分配，这意味着在写入操作时不会立即分配磁盘空间。这有助于减少碎片化并提高文件系统的性能。

Android 还实现了文件缓存和预读机制，这有助于减少对存储设备的访问次数并提高文件访问速度。

Android 文件系统是一个复杂而强大的系统，为应用程序提供了稳定且安全的存储环境。其分层结构、扩展特性和细粒度的权限控制确保了数据的可靠性和安全性。随着 Android 设备的持续发展，文件系统也在不断演进，以满足不断变化的存储需求。

2024-10-19

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