Linux--文件系统

ok，上次我们提到了硬件和inode，这次我们继续学习文件系统

ext2文件系统

所有的准备⼯作都已经做完，是时候认识下文件系统了。**我们想要在硬盘上存储文件，必须先把硬盘格式化为某种格式的文件系统，才能存储文件。**文件系统的⽬的就是组织和管理硬盘中的⽂件。在 Linux 系统中，最常⻅的是ext2系列的⽂件系统。其早期版本为ext2，后来又发展出ext3和ext4。 ext3 和ext4虽然对ext2进⾏了增强，但是其核⼼设计并没有发⽣变化，我们仍是以较老的ext2作为演示对象。

ext2⽂件系统将整个分区划分成若⼲个同样⼤⼩的块组(BlockGroup)，如下图所⽰。只要能管理⼀个分区就能管理所有分区，也就能管理所有磁盘⽂件。

上图中启动块（BootBlock/Sector）的⼤⼩是确定的，为1KB，由PC标准规定，用来存储磁盘分区信息和启动信息，任何⽂件系统都不能修改启动块。启动块之后才是ext2⽂件系统的开始。

Block Group

ext2文件系统会根据分区的大小划分为数个BlockGroup。而每个BlockGroup都有着相同的结构组成。

块组内部构造

超级块（Super Block）

存放⽂件系统本⾝的结构信息，描述整个分区的⽂件系统信息。

记录的信息主要有**：bolck和inode的总量，未使⽤的block和inode的数量，⼀个block和inode的⼤⼩，最近⼀次挂载的时间，最近⼀次写入数据的时间，最近⼀次检验磁盘的时间等其他⽂件系统的相关信息.**

SuperBlock的信息被破坏，可以说整个⽂件系统结构就被破坏了

超级块在每个块组的开头都有⼀份拷⻉（第⼀个块组必须有，后⾯的块组可以没有）。为了保证⽂件系统在磁盘部分扇区出现物理问题的情况下还能正常⼯作，就必须保证⽂件系统的superblock信息在这种情况下也能正常访问。所以⼀个⽂件系统的superblock会在多个blockgroup中进⾏备份，这些superblock区域的数据保持⼀致。

分区中超级块可能存在多个，（为了防止出错，超级块一旦破坏，文件也随着破坏，有多个超级块就可以增大容错，减少事故）

GPT(GroupDescriptorTable)

块组描述符表，描述块组属性信息，整个分区分成多个块组就对应有多少个块组描述符。

每个块组描述符存储⼀个块组的描述信息，如在这个块组中从哪⾥开始是inodeTable，从哪⾥开始

是Data Blocks，空闲的inode和数据块还有多少个等等。块组描述符在每个块组的开头都有⼀份拷

⻉。

cpp 复制代码

// 磁盘级blockgroup的数据结构 
/*
 * Structure of a blocks group descriptor
 */
 struct ext2_group_desc
 {
    __le32  bg_block_bitmap;         /* Inodes table block*/
    __le32  bg_inode_bitmap;         /* Blocks bitmap block */
    __le16  bg_free_blocks_count;    /* Inodes bitmap */
    __le32  bg_inode_table;          /* Free blocks count */
    __le16  bg_free_inodes_count;    /* Free inodes count */
    __le16  bg_used_dirs_count;      /* Directories count */
    __le16  bg_pad;
    __le32  bg_reserved[3];
};

块位图（BLock Bitmap）

BlockBitmap中记录着DataBlock中哪个数据块已经被占⽤，哪个数据块没有被占用。

位图用来标记数据是否有效，0则是无效，1则有效

删除文件：只需要inode bitmap /block bitmap对应的位图的比特位由1至0

inode位图（InodeBitmap）

每个bit表⽰⼀个inode是否空闲可⽤。

i节点表（Inode Table）

存放⽂件属性如⽂件⼤⼩，所有者，最近修改时间等
当前分组所有Inode属性的集合
inode编号以分区为单位，整体划分，不可跨分区

Data Block

数据区：存放⽂件内容，也就是⼀个⼀个的Block。根据不同的⽂件类型有以下⼏种情况：

对于普通⽂件，⽂件的数据存储在数据块中。
对于⽬录，该⽬录下的所有⽂件名和⽬录名存储在所在⽬录的数据块中，除了⽂件名外，ls-l命令看到的其它信息保存在该⽂件的inode中。
Block 号按照分区划分，不可跨分区

inode和datablock映射(弱化)

inode内部存在 __le32 i_block $EXT2_N_BLOCKS$ ; /* Pointers to blocks */ , EXT2_N_BLOCKS =15，就是⽤来进⾏inode和block映射的

这样⽂件=内容+属性，就都能找到了。

请解释：知道inode号的情况下，在指定分区，请解释：对⽂件进⾏增、删、查、改是在做什么？

分区之后的格式化操作，就是对分区进⾏分组，在每个分组中写⼊SB、GDT、Block Bitmap、InodeBitmap等管理信息，这些管理信息统称:⽂件系统
只要知道⽂件的inode号，就能在指定分区中确定是哪⼀个分组，进⽽在哪⼀个分组确定是哪⼀个inode
拿到inode⽂件属性和内容就全部都有了

少年没有乌托邦，心向远方自明朗！

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