学习笔记 5
学习笔记 5
第十一章 EXT2文件系统
11.1 EXT2 文件系统
Linux使用EXT2作为默认文件系统。
EXT3是EX2的拓展，增加了一个日志文件，将文件系统的变更记录在日志中。
EXT4是EXT3的最新拓展，主要变化是磁盘块的分配。
11.2 EXT2文件系统数据结构
-
通过mkfs创建虚拟磁盘
在Linux下，命令
make2fs [-b blksize -N ninodes] device nblocks
在设备上创建一个带有nblocks个块（每个块大小为blksize字节）和ninodes个索引节点的EXT2文件系统。
若未指定blksize，则默认块大小为1KB
若未指定ninoides，mke2fs将根据nblocks计算一个默认的ninodes数。 -
虚拟磁盘布局
-
块
Block#0：引导块文件系统不会使用它，用来容纳一个引导程序，从磁盘引导操作系统
Block#1：超级块（在硬盘分区中字节偏移量为1024），用于容纳整个文件系统的信息。
Block#2：块组描述符块 EXT2将磁盘块分成几个组。每个组有8192个块（硬盘上的大小为32K）。每组用一个块组描述符结构体来描述。
Block#8：块位图（Bmap）（bg _ block _ bitmap）位图用来表示某种项的位序列，例如，磁盘块或索引节点。位图用于分配和回收项。在位图中，0位表示对应项处于FREE状态，1位表示对应项处于IN _ USE状态。一个软盘有1440块。
Block#9：索引节点位图（Imap）（bg _ inode _ bitmap）一个索引节点就是用来代表一个文件的数据结构。EXT2文件系统是使用有限数量的索引节点创建的。各索引节点的状态用B9中Imap中的一个位表示。在EXT2 FS中，前10个索引节点是预留的。
Block#10：索引（开始）节点块（bg_inode_table）每个文件都用一个128字节（EXT4中的是256字节）的独特索引节点结构体表示。
- 磁盘块
直接块：i _ block[0]至i _ block[11]指向直接磁块盘
间接块：i _ block[12]指向一个包含256个块编号的磁盘块，每个块编号指向一个磁盘块
双重间接块：i _ block[13]指向一个指向256个块的块，每个块指向256个磁盘块
三重间接块：i _ block[14]对于小型EXT2文件可忽略 - 数据块：紧跟在索引节点块后面的是文件存储数据块。
-
目录条目
目录包含dir _ entry_2结构，即:struct ext2 _ dir _ entry _ 2 { u32 inode; u16 rec _ len; u8 name _ len; u8 file _ type; char name[EXT2 _ NAME _ LEN]; };
11.3 邮差算法
Linear _ address LA = N*block + house;
Block _ address BA = (LA / N,LA %N);
11.5 遍历EXT2系统文件树
-
遍历算法
(1)读取超级块。检查幻数s_ magic ( 0xEF53),验证它确实是EXT2 FS。
(2)读取块组描述符块(1 +s_ firt data_ block), 以访问组0描述符。从块组描述符的bg_ inode_ table 条目中找到索引节点的起始块编号，并将其称为InodesBeginBlock。
(3)读取InodeBeginBlock,获取/的索引节点，即INODE #2。
(4)将路径名标记为组件字符串，假设组件数量为n。例如，如果路径名=/a/b/c, 则组件字符串是“a”“b”“c"， 其中n= 3。用name[0], name[1], ... name[n-1] 来表示组件。
(5)从(3)中的根索引节点开始，在其数据块中搜索name[0]。 为简单起见，我们可以假设某个目录中的条目数量很少，因此一个目录索引节点只有12个直接数据块。有了这个假设，就可以在12个(非零)直接块中搜索name[0]。目录索引节点的每个数据块都包含以下形式的dir_ entry 结构体:[ino rec_ len name _len NAME] [ino rec_ len name 1en NAME]
其中NAME是一系列nlen字符，不含终止NULL。对于每个数据块，将该块读人内存并使用dir entry *dp指向加载的数据块。然后使用name len 将NAME提取为字符串，并与name[0]进行比较。如果它们不匹配，则通过以下代码转到下一个dir_ entry:
dp = (dir_ entry *)((char *)dp + dp->rec_ len);
继续搜索。如果存在name[0],则可以找到它的dir_ entry, 从而找到它的索引节点号。
(6)使用索引节点号ino来定位相应的索引节点。
(7)重复(5)~ (6)步。
11.6 EXT2文件系统的实现
文件系统的级别：
分为三个级别：
- 第一级别实现了基本文件系统树
- 第二级别实现了文件内容读/写函数
- 第三级别实现了文件系统的挂载、卸载和文件保护
11.7 基本文件系统
type.h文件：这类文件包含EXT2文件系统的数据结构类型，比如超块、组描述符、索引节点和目录条目结构。此外，它还包含打开文件表、挂载表、PROC结构体和文件系统常数。
global.c文件：这类文件包含文件系统的全局变量。
util.c文件：该文件包含文件系统常用的实用程序函数。最重要的实用程序函数是读/写磁盘块函数iget()、iput()和 getino()。
mount-root.c文件：该文件包含mount_root()函数，在系统初始化期间调用该函数来挂载根文件系统。它读取根设备的超级块，以验证该设备是否为有效的EXT2文件系统。然后，它将根设备的根 INODE ( ino = 2)加载到minode中，并将根指针设置为根minode。它还将所有进程的当前工作目录设置为根minode。分配一个挂载表条目来记录挂载的根文件系统。根设备的一些关键信息，如inode和块的数量、位图的起始块和inode,表，也记录在挂载表中，以便快速访问。
