LINUX-Ext系列⽂件系统

CHS && LBA地址

CHS转成LBA：
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磁头数*每磁道扇区数 = 单个柱⾯的扇区总数
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LBA = 柱⾯号C*单个柱⾯的扇区总数 + 磁头号H*每磁道扇区数 + 扇区号S - 1
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即：LBA = 柱⾯号C*(磁头数*每磁道扇区数) + 磁头号H*每磁道扇区数 + 扇区号S - 1
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扇区号通常是从1开始的，⽽在LBA中，地址是从0开始的
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柱⾯和磁道都是从0开始编号的
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总柱⾯，磁道个数，扇区总数等信息，在磁盘内部会⾃动维护，上层开机的时候，会获取到这些参
数。
LBA转成CHS：
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柱⾯号C = LBA // (磁头数*每磁道扇区数)【就是单个柱⾯的扇区总数】
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磁头号H = (LBA % (磁头数*每磁道扇区数)) // 每磁道扇区数
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扇区号S = (LBA % 每磁道扇区数) + 1
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"//": 表⽰除取整

引⼊⽂件系统

"块"概念

其实硬盘是典型的"块"设备，操作系统读取硬盘数据的时候，其实是不会⼀个个扇区地读取，这样
效率太低，⽽是⼀次性连续读取多个扇区，即⼀次性读取⼀个"块"（block）。
硬盘的每个分区是被划分为⼀个个的"块"。⼀个"块"的⼤⼩是由格式化的时候确定的，并且不可
以更改，最常⻅的是4KB，即连续⼋个扇区组成⼀个 "块"。"块"是⽂件存取的最⼩单位。
注意：
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磁盘就是⼀个三维数组，我们把它看待成为⼀个"⼀维数组"，数组下标就是LBA，每个元素都是扇
区
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每个扇区都有LBA，那么8个扇区⼀个块，每⼀个块的地址我们也能算出来。
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知道LBA：块号 = LBA/8
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知道块号：LAB=块号*8 + n. (n是块内第⼏个扇区)

"分区"概念

其实磁盘是可以被分成多个分区（partition）的，以Windows观点来看，你可能会有⼀块磁盘并且将它分区成C,D,E盘。那个C,D,E就是分区。分区从实质上说就是对硬盘的⼀种格式化。但是Linux的设备都是以⽂件形式存在，那是怎么分区的呢？柱⾯是分区的最⼩单位，我们可以利⽤参考柱⾯号码的⽅式来进⾏分区，其本质就是设置每个区的起始柱⾯和结束柱⾯号码。此时我们可以将硬盘上的柱⾯（分区）进⾏平铺，将其想象成⼀个⼤的平⾯，如下图所⽰：

"inode"概念

之前我们说过⽂件 = 数据 + 属性，我们使⽤ ls -l 的时候看到的除了看到⽂件名，还能看到⽂件元
数据（属性）。

复制代码

[root@localhost linux]# ls -l
总⽤量 12
-rwxr-xr-x. 1 root root 7438 "9⽉ 13 14:56" a.out
-rw-r--r--. 1 root root 654 "9⽉ 13 14:56" test.c

每⾏包含7列：
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模式
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硬链接数
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⽂件所有者
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组
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⼤⼩
•
最后修改时间
•
⽂件名
ls -l读取存储在磁盘上的⽂件信息，然后显⽰出来

每⼀个⽂件都有对应的inode，⾥⾯包含了与该⽂件有关的⼀些信息。

ext2 ⽂件系统

宏观认识

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 (Block Group)，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。

Block Group

ext2⽂件系统会根据分区的⼤⼩划分为数个Block Group。⽽每个Block Group都有着相同的结构组成。政府管理各区的例⼦

块组内部构成

1 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。Super Block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super block信息在这种情况下也能正常访问。所以⼀个⽂件系统的super block会在多个block group中进⾏备份，这些super block区域的数据保持⼀致。

2 GDT（Group Descriptor Table）

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inode Table，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。

3 块位图（Block Bitmap）

Block Bitmap中记录着Data Block中哪个数据块已经被占⽤，哪个数据块没有被占⽤

4 inode位图（Inode Bitmap）

每个bit表⽰⼀个inode是否空闲可⽤。

5 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

6 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

⽬录与⽂件名

问题：
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我们访问⽂件，都是⽤的⽂件名，没⽤过inode号啊？
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⽬录是⽂件吗？如何理解？
答案：
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⽬录也是⽂件，但是磁盘上没有⽬录的概念，只有⽂件属性+⽂件内容的概念。
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⽬录的属性不⽤多说，内容保存的是：⽂件名和Inode号的映射关系

软硬连接

硬链接

我们看到，真正找到磁盘上⽂件的并不是⽂件名，⽽是inode。其实在linux中可以让多个⽂件名对应于同⼀个inode。

软链接

硬链接是通过inode引⽤另外⼀个⽂件，软链接是通过名字引⽤另外⼀个⽂件，但实际上，新的⽂件和被引⽤的⽂件的inode不同，应⽤常⻅上可以想象成⼀个快捷⽅式。