linux代码导读-ext2文件系统

Linux内核源代码导读中国科学技术大学计算机系陈香兰（0551－3606864）[e-mail]2009Ext2文件系统简介3EXT2文件系统是EXT文件系统的升级，在Linux中得到了广泛的使用。介绍EXT2文件系统的磁盘组织目录项和支持的文件类型4（一）EXT2文件系统的磁盘组织除了引导扇区之外，EXT2磁盘分区被顺序划分为若干个磁盘块组（BlockGroup）。每个块组由若干个磁盘块，按照相同的方式组织，具有相同的大小。EXT2磁盘块组中的磁盘块按顺序被组织成：一个用作超级块的磁盘块。在这个磁盘块里，存放了文件系统超级块的一个拷贝；N个记录组描述符的磁盘块；1个记录数据块位图的磁盘块；1个记录索引结点位图的磁盘块；N个用作索引结点表的磁盘块；N个用作数据块的磁盘块。冗余，使用块组0e2fsck更新或恢复块组大小主要受限于块位图5EXT2的超级块每个块组的第一个磁盘块用来保存所在EXT2fs的超级块多个块组中的超级块形成冗余在某个或少数几个超级块被破坏时，可用于恢复被破坏的超级块信息。（e2fsck）注意：大多数数据结构存在两个版本磁盘存储版本，例如ext2_super_block（阅读）内存版本，例如ext2_sb_info（阅读）6组描述符组描述符用来描述一个磁盘块组的相关信息数据结构为ext2_group_desc（阅读）7索引结点EXT2中所有的索引结点大小相同，都是128个字节。数据结构磁盘存储数据结构ext2_inode（阅读）内存中结构ext2_inode_info（阅读）理论基础：文件数据块的组织方式链式（显式vs隐式）索引方式（直接索引，一级索引，二级索引，等等；组合索引）8关于索引节点中的i_block[]ext2的索引结点中使用了组合索引方式。前12项用作直接索引第13项用作间接索引第14项用作二次间接索引第15项用作三次间接索引9索引节点表EXT2的一个磁盘块组中的索引结点存储在一组连续的磁盘块中，形成一个索引结点表。这组磁盘块中的第一个磁盘块的块号存储在超级块的bg_inode_table数据项中。根据磁盘块的大小，可以计算出每个磁盘块能容纳多少个索引结点根据索引结点的总个数，可以计算出索引结点表所需要占用的磁盘块的个数。10数据块位图和索引结点块位图EXT2的空闲盘块分配算法采用了位图法位图：便于查找数据块或索引结点的分配信息每个位（bit）都对应了一个磁盘块：0，表示对应的磁盘块（或索引结点）空闲1，表示占用。2个位图分别占用一个专门的磁盘块。根据磁盘块的大小，可以计算出每个块组中最多能容纳的数据块个数和索引节点块个数。11（二）EXT2中的目录项和文件类型在EXT2中，目录是一种特殊的文件，这种文件的数据块中存放了该目录下的所有目录项12新版的目录项结构13EXT2支持的文件类型EXT2在目录项中存放了文件的类型信息。文件类型可以是0～7中的任意一个整数。它们分别代表如下含义：0：文件类型未知；1：普通文件类型；2：目录；3：字符设备；4：块设备；5：有名管道FIFO；6：套接字；7：符号链接。14注意：15（三）创建一个ext2文件系统在磁盘上创建文件系统通常有两个步骤：格式化磁盘Linux中：superformat或者fdformat创建文件系统Ext2：mke2fsmke2fs的缺省参数磁盘块大小：1024字节分片：目前不支持，因此与磁盘块一样分配inode的个数：1/8192B永久保留的块的个数：5％16创建流程1.初始化超级块和组描述符2.Optionally,检查是否有坏块，若有创建坏块列表3.对每个块组，保留所有用来存放超级块、组描述符、inode表、2个位图的磁盘块4.初始化每个块组中的位图5.初始化每个块组中的inode表6.创建/root目录7.创建lost+found目录（供e2fsck使用，与坏块相关）8.为上述两个目录而更新位图信息9.若有坏块，则将其在lost+found目录中组织起来17以1.44MB的软盘为例，创建ext2文件系统后18（四）Ext2提供的各种对象方法超级块对象方法19索引节点对象方法20文件对象方法21（五）管理ext2的磁盘空间存储在磁盘上的文件与用户所“看到”的文件有所不同：用户感觉，文件在逻辑上是连续的而在磁盘上，存储文件数据的磁盘块可能分散在磁盘各处用户感觉，文件可能比较大而在磁盘上，由于文件空洞的存在，分配给文件的磁盘空间可能小于用户感觉到的文件大小。22涉及到如下操作：创建/删除一个索引节点数据块的寻址文件空洞分配/释放一个数据块23创建/删除一个索引节点创建一个磁盘索引节点删除一个索引节点24关于数据块的寻址任何一个常规文件都会包含一系列数据块文件内块号vs.逻辑块号根据数据在文件中的偏移可以计算逻辑块号：首先计算出文件内块号＝（偏移f－1）/块大小的商＋1根据索引信息，查询到逻辑块号25混合索引示意图26文件大小限制27关于文件空洞Afileholeisaportionofaregularfilethatcontainsnullcharactersandisnotstoredinanydatablockondisk.这是UNIX文件一直以来都有的一个特性例如命令：创建一个大小为1024×6＋1字节的文件，这个文件有一个1024×6＝6144个字节大小的空洞。只有最后一个字节存放了字母“X”文件空洞可以节省磁盘空间Ext2通过数据块的动态分配来实现这一点：当且仅当一个进程要写数据到文件中的时候才真正分配磁盘块28分配/释放一个数据块当一个文件需要新的数据块来存放数据时当一个文件被删除或者被截断时Thanks！Theend.