《Unix/Linux系统编程》第11章学习笔记 20191329马静怡

第11章 EXT2文件系统

Linux一直使用EXT2作为默认文件系统。EXT3是EXT2的扩展，增加了一个日志文件，它将文件系统的变更记录在日志中，日志可在文件系统崩溃时更快地从错误中恢复。EXT4则增加了磁盘块的分配，块编号为48位，它分配连续的磁盘块区（区段）。

一、EXT2文件系统数据结构

1.通过mkfs创建虚拟磁盘

命令：mke2fs [-b blksize -N ninodes] device nblocks

二、虚拟磁盘布局

下面是磁盘块的内容：

• Block#0：引导块，文件系统不使用它，用于容纳从磁盘引导操作系统的引导程序。
• Block#1：超级块，用于容纳关于整个文件系统的信息。
• Block#2：块组描述符块，EXT2将磁盘分成几个组（每组8192块），每组用一个块组描述符结构体描述。
• Block#8：块位图，用来表示某种项的位序列。
• Block#9：索引节点位图，用来代表一个文件的数据结构。
• Block#10：索引节点，每个文件都用一个128字节（EXT4的是256字节）的独特索引节点结构体表示。
  直接块：i_block[0]至i_block[11]指向直接磁盘块
  间接块：i_block[12]指向一个包含256个块编号的磁盘块
  双重间接块：i_block[13]指向一个指向256个块的块
  重间接块：i_block[14]，对于“小型”EXT2文件系统可以忽略
• 数据块：紧跟在索引节点后面的文件存储数据块
• 目录条目：包含dir_entry结构，可扩充

三、邮差算法

Linear_address LA = N*block + house;
Block_address BA = (LA / N , LA % N);

注意：只有从0开始计数时，转换才有效。

• C语言中的Test-Set-Clear位
  在C语言程序中，最小的可寻址单元时一个字符或字节。
  *将索引节点号转换为磁盘上的索引节点
  在EXT2文件系统中，每个文件都有一个唯一的索引节点结构。每个磁盘块包含：

INODES_PER_BLOCK = BLOCK_SIZE/sizeof(INODE)

四、访问和显示EXT2文件系统的内容

• 安装ext2fs开发包
  
• 显示超级块
• 显示位图
• 显示根索引节点
• 显示目录条目

五、遍历EXT2文件系统树

1.遍历算法

• 读取超级块
• 读取块组描述符块
• 读取InodeBeginBlock
• 将路劲名标记为组件字符串
• 在数据块中搜索name[0]
• 使用索引节点号ino来定位相应的索引节点
• 编写一个搜索函数，调用n次search（）

2.将路径名转换为索引节点

编写一个函数：INODE *path2inode(int fd,char *pathname)

3.显示索引节点磁盘块

编写一个showblock

六、基本文件系统

• type.h：包含了超块、组描述符、索引节点、目录条目结构；打开文件表、挂载表、PROC结构体和文件系统常数
• global.c：包含文件系统全局变量
• 实用程序函数：get/put_block()、iget()、iput()、getino()
• mount-root.c：用于挂载根文件系统

七、1级文件系统函数

• mkdir算法：创建一个带路径名的新目录
• create算法：创建一个空的普通文件
• rmdir算法：删除目录
• link算法：创建从新文件到旧文件的硬链接（只能用于普通文件，不能用于目录）
• unlink算法：取消文件链接
• sylink算法：创建一个从新文件到旧文件的符号链接（可以链接到任何对象，目录或其他设备的文件）
• readlink算法：读取符号文件的目标文件名并返回目标文件名的长度

八 、2级文件系统函数

• open算法：打开一个文件进行读或写
• lseek算法：将打开的文件描述符在OFT中的偏移量设置为从文件开头开始或当前位置开始的字节位置
• close算法：关闭文件描述符
• read系统调用：将n个字节从打开的文件描述符读入用户空间的缓冲区
• write系统调用：将n个字节从用户空间的缓冲区写入打开的文件描述符
• opendir-readdir：打开、读目录

九、3级文件系统

• 挂载算法：mount
• 卸载算法：将挂载的文件系统与挂载点分开
• 交叉挂载点：修改getino(pathname)函数
• 文件保护：通过文件索引节点中的权限位实现文件保护