《信息安全与设计》第十一章学习笔记

第十一章 EXT2文件系统
1.文件系统组成

0	1	2	3-7	8	9	10-32	33-x
引导块	超级块	块组描述符	保留块	块位图	索引节点位图	索引节点	数据块

2.引导块
容纳从磁盘引导操作系统的引导程序。

3.超级块
容纳整个文件系统的信息。

   struct et2_super block {
   u32 s_inodes_count;        /* Inodes count */
   u32 s_blocks_count;        /* Blocks count */
   u32 s_r_blocks_count;      /* Reserved blocks count */
   u32 s_free blocks_count;   /* Free blocks count */
   u32 s_free_inodes_count;   /* Free inodes count */
   u32 s_first_data_block;    /* First Data Block */
   u32 s_log block_size;      /* Block size */
   u32 s_log_cluster_size;    /* Al1ocation cluster size */
   u32 s_blocks per_group;    /* # Blocks per group * /
   u32 s_clusters per_group;  /* # Fragments per group */
   u32 s_inodes_per_group;    /* # Inodes per group * /
   u32 s_mtime;               /* Mount time * /
   u32 s_wtime;               /* write time */
   u16 s_mnt_count;           /* Mount coune* /
   s16 s_max_ntcount;         /* Maximal mount count */
   u16 B_magic;               /* Magic signature */
   //more non-essential fields
   u16 s_inode_size;          /* size of inode structure*/
   }

3.索引节点
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。

struct ext2_inode {
u16 i_mode;		// 16 bits =|ttttlugs|rwx|rwx|rwxl
u16 i_uid;		// owmer uid 
u32 i_size;		// file size in bytes 
u32 i_atime;	//time fields in seconds
u32 i_ctime;	// since 00:00:00,1-1-1970
u32 i_mtime;
u32 _dtime;
u16 i_gid;		// group ID 
u16 i_links_count;// hard-link count
u32 i_blocks;	// number of 512-byte sectors 
u32 i_flags;	//IGNORE
u32 i_reservedl;// IGNORE
u32 i_block[15];// See details below 
u32 _pad[7];	// for inode size = 128 bytes
}

4.结构图

5.邮差算法

LA <=> BA:
LA = info
BA = (blcok, inode)
INODES_PER_BLCOK = BLCOK_SIZE/sizeof(INODE)
blcok = (info - 1) * INODES_PER_BLCOK + inode_table;
inode = (info - 1) % INODES_PER_BLCOK

6.遍历文件树
（1）遍历算法
a.读取超级块；
b.读取块组描述符块（1 + s_first_data_block),以访问组0描述符。并从块组描述符的bg_inode_table条目中找到索引节点的起始块编号，将其成为InodesBeginBlock；
c.读取InodesBeginBlock，获取/的索引节点，即INODE#2;
d.将路径名标记为组件字符串，假设组件数量为恥例如，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], namefl],…，name[n-l]来表示组件
e.从步骤c中的根索引节点开始，在其数据块中搜索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_len NAME)
其中NAME是一系列nlen字符，不含终止NULLO对于每个数据块，将该块读入内存 并使用dir_entry *dp指向加载的数据块。然后使用name」en将NAME提取为字符串，并与 namefO]进行比较。如果它们不匹配，贝U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。
f.使用索引节点号ino来定位相应的索引节点。回想前面的内容，ino从1开始计数。 使用邮差算法计算包含索引节点的磁盘块及其在该块中的偏移量。

blk = (ino - 1) * INODES_PER_BLOCK + InodesBeginBlock;
offset = (ino - 1) % INODES_PER_BLOCK;

然后在索引节点中读取/a,从中确定它是否是一个目录(DIR)。如果/a不是目录，则 不能有/a/b,因此搜索失败。如果它是目录，并且有更多需要搜索的组件，那么继续搜索 下一个组件name[l]o现在的问题是：在索引节点中搜索/a的name[l],与第(5 )步完全 相同。

g由于c到d步将会重复n次，所以最好编写一个搜索函数

 u32 search(INODE *inodePtr, char *name)
(
   // search for name in the data blocks of current DIR inode
   // if found, return its ino; else return 0
)

调用search()n次，n为组件数量。

实践
在一个名为vdisk的虚拟磁盘文件上创建一个EXT2文件系统。