Linux EXT2 文件系统详解(2)

Group0 占用从 1 到 8192 号的 block。其中的 Superblock 则在 1 号 block 内。
文件系统描述说明(Group descriptors)占用从 2 到 81 号 block。
Block bitmap 和 Inode bitmap 分别在 338 和 354 号 block 上。
Inode table 占用 370-497 号 block。
Group0 当前可用的 block 号为:2432-8192,可用的 inode 号码为:12-512。
Group 内 inode 数的计算方式:
一个 inode 占用 256 Bytes
Inode 占用的 block 数:497 - 370 + 1 = 128
每个 block 的大小为 1024 Bytes
Inode 数为:128 * 1024 / 256 = 512

Boot Block
每个磁盘分区的开头 1024 字节大小都预留为分区的启动扇区,存放引导程序和数据,所以又叫引导块。引导块在第一个 Block,即 Block 0 中存放,但是未必占满这个 Block,原因是 Block 的大小可能大于 1024 字节。
这里是存放开机管理程序的地方,这是个非常重要的设计。因为这样使得我们能够把不同的开机管理程序安装到每个文件系统的最前端,而不用覆盖整颗磁盘唯一的 MBR,这样就能支持多系统启动了。

Block Group 的组成部分

如上图所示,每个 Block Group 都由下面几个组成部分:

Superblock(超级块)

Group Description(组描述)

Block bitmap(块位图)

Inode bitmap(inode 位图)

Inode table(inode 表)

Data Blocks(数据块)

Superblock(超级区块)
Superblock 是记录整个 filesystem 相关信息的地方,其实上除了第一个 block group 内会含有 superblock 之外,后续的 block group 不一定都包含 superblock,如果包含,也是做为第一个 block group 内 superblock 的备份。superblock 记录的主要信息有:

block 与 inode 的总量

未使用与已使用的 inode/block 数量

block 与 inode 的大小(block 为 1,2,4K,inode 为 128 Bytes 或 256 Bytes)

filesystem 的挂载时间、最近一次写入数据的时间、最近一次检验磁盘(fsck)的时间等文件系统的相关信息

一个 valid bit 数值,若此文件系统已被挂载,则 valid bit 为 0,若未被挂载,则 valid bit 为 1

Superblock 的大小为 1024 Bytes,它非常重要,因为分区上重要的信息都在上面。如果 Superblock 挂掉了,分区上的数据就很难恢复了。可以使用 dumpe2fs 命令查看 分区的 Superblock 信息,如果添加选项 -h,dumpe2fs 命令则只输出 Superblock 中的信息:

$ sudo dumpe2fs -h /dev/sdd1

Linux EXT2 文件系统详解

Group Description(组描述)
Group Description 用来描述每个 group 的开始与结束位置的 block 号码,以及说明每个块(superblock、bitmap、inodemap、datablock) 分别介于哪一个 block 号码之间。

Block bitmap(区块对照表)
在创建文件时需要为文件分配 block,届时就会选择分配空闲的 block 给文件使用。如何查看 block 是否已经被使用了呢?此时就需要借助于 block bitmap 了。通过 block bitmap 可以知道哪些 block 是空的,因此系统就能够很快地找到空闲空间来分配给文件。同样的,在删除某些文件时,文件原本占用的 block 号码就要释放出来,此时在 block bitmap 当中相对应到该 block 号码的标志就需要修改成"空闲"。这就是 block bitmap 的作用。

Inode bitmap(inode 对照表)
inode bitmap 与 block bitmap 的功能类似,只是 block bitmap 记录的是使用与未使用的 block 号,而 inode bitmap 则记录的是使用与未使用的 inode 号。

Inode table   
Inode table 中存放着一个个 inode,inode 的内容记录文件的属性以及该文件实际数据是放置在哪些 block 内,inode 记录的主要的文件属性如下:

该文件的读写权限(rwx)

该文件的拥有者和所属组(owner/group)

该文件的容量

该文件的 ctime(创建时间)

该文件的 atime(最近一次的读取时间)

该文件的 mtime(最近修改的时间)

该文件的特殊标识,比如 SetUID 等

该文件真正内容的指向(pointer)

inode 的数量与大小也是在格式化时就已经固定了的,另外 inode 还有如下特点:

每个 inode 大小均固定为 128 Bytes(新的 ext4 为 256 Bytes)

每个文件都仅会占用一个 inode

文件系统能够创建的文件数量与 inode 的数量相关

系统读取文件时需要先找到 inode,并分析 inode 所记录的权限与使用者是否符合,若符合才能够开始读取 block 的内容

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