superblock介绍

一、概述

　　它是硬盘分区开头——开头的第一个byte是byte 0，从 byte 1024开始往后的一部分数据。由于 block size最小是 1024 bytes，所以super block可能是在block 1中（此时block 的大小正好是 1024 bytes），也可能是在block 0中。 超级块中的数据其实就是文件卷的控制信息部分，也可以说它是卷资源表，有关文件卷的大部分信息都保存在这里。例如：硬盘分区中每个block的大小、硬盘分区上一共有多少个block group、以及每个block group中有多少个inode。

二、预备知识

1、block

　　对于ext2（ext3类似）文件系统来说，硬盘分区首先被划分为一个个的block，同一个ext2文件系统上的每个block大小都是一样的。但是对于不同的ext2文件系统，block的大小可以有区别。典型的block大小是1024 bytes或者4096 bytes。这个大小在创建ext2文件系统的时候被决定，它可以由系统管理员指定，也可以由文件系统的创建程序根据硬盘分区的大小，自动选择一个较合理的值。

一个硬盘分区上的block计数是从0开始的，并且这个计数对于这个硬盘分区来说是全局性质的。

2、block group和group descriptor

　　硬盘分区中所有block被聚在一起分成几个大的block group，其中每个block group中有多少个block是固定的。

每个block group都相对应一个group descriptor，这些group descriptor被聚在一起放在硬盘分区的开头部分，跟在super block的后面。在每个group descriptor当中有几个重要的block指针，指向block group的inode table、block bitmap和inode bitmap。

3、inode table、block bitmap、inode bitmap

以上三个结构记载了其所属block group的许多信息，他们依次被存放在这个block group的开头部分，由该block group所对应的group descriptor中的指针所指向。

三、结构和含义

1、superblock的结构体

struct ext3_super_block {
/*00*/ __u32 s_inodes_count;      /* inodes 计数 */
__u32 s_blocks_count;      /* blocks 计数 */
__u32 s_r_blocks_count;    /* 保留的 blocks 计数 */
__u32 s_free_blocks_count; /* 空闲的 blocks 计数 */
/*10*/ __u32 s_free_inodes_count; /* 空闲的 inodes 计数 */
__u32 s_first_data_block;  /* 第一个数据 block */
__u32 s_log_block_size;    /* block 的大小 */
__s32 s_log_frag_size;     /* 可以忽略 */
/*20*/ __u32 s_blocks_per_group;  /* 每 block group 的 block 数量 */
__u32 s_frags_per_group;   /* 可以忽略 */
__u32 s_inodes_per_group;  /* 每 block group 的 inode 数量 */
__u32 s_mtime;             /* Mount time */
/*30*/ __u32 s_wtime;             /* Write time */
__u16 s_mnt_count;         /* Mount count */
__s16 s_max_mnt_count;     /* Maximal mount count */
__u16 s_magic;             /* Magic 签名 */
__u16 s_state;             /* File system state */
__u16 s_errors;            /* Behaviour when detecting errors */
__u16 s_minor_rev_level;   /* minor revision level */
/*40*/ __u32 s_lastcheck;         /* time of last check */
__u32 s_checkinterval;     /* max. time between checks */
__u32 s_creator_os;        /* 可以忽略 */
__u32 s_rev_level;         /* Revision level */
/*50*/ __u16 s_def_resuid;        /* Default uid for reserved blocks */
__u16 s_def_resgid;        /* Default gid for reserved blocks */
__u32 s_first_ino;         /* First non-reserved inode */
__u16 s_inode_size;        /* size of inode structure */
__u16 s_block_group_nr;    /* block group # of this superblock */
__u32 s_feature_compat;    /* compatible feature set */
/*60*/ __u32 s_feature_incompat;  /* incompatible feature set */
__u32 s_feature_ro_compat; /* readonly-compatible feature set */
/*68*/ __u8  s_uuid[16];          /* 128-bit uuid for volume */
/*78*/ char  s_volume_name[16];   /* volume name */
/*88*/ char  s_last_mounted[64];  /* directory where last mounted */
/*C8*/ __u32 s_algorithm_usage_bitmap; /* 可以忽略 */
__u8  s_prealloc_blocks;        /* 可以忽略 */
__u8  s_prealloc_dir_blocks;    /* 可以忽略 */
__u16 s_padding1;               /* 可以忽略 */
/*D0*/ __u8  s_journal_uuid[16]; /* uuid of journal superblock */
/*E0*/ __u32 s_journal_inum;     /* 日志文件的 inode 号数 */
__u32 s_journal_dev;      /* 日志文件的设备号 */
__u32 s_last_orphan;      /* start of list of inodes to delete */
/*EC*/ __u32 s_reserved[197];    /* 可以忽略 */
};

2、几个重要成员

• Magic 签名

　　对于ext2和ext3文件系统来说，这个字段的值应该正好等于0xEF53。如果不等的话，那么这个硬盘分区上肯定不是一个正常的ext2或ext3文件系统。

• s_log_block_size

　　从这个字段，我们可以得出真正的block的大小。我们把真正block的大小记作B，B=1 << s_log_block_size + 10)，单位是bytes。举例来说，如果这个字段是0，那么block的大小就是 1024bytes，这正好就是最小的block大小；如果这个字段是2，那么block大小就是4096 bytes。从这里我们就得到了block的大小这一非常重要的数据。

• s_blocks_count和s_blocks_per_group

　　通过这两个成员，我们可以得到硬盘分区上一共有多少个block group，或者说一共有多少个group descriptors

s_blocks_count记录了硬盘分区上的block的总数，而s_blocks_per_group记录了每个group中有多少个block。显然，文件系统上的block groups数量，我们把它记作G，G=(s_blocks_count-s_first_data_block-1)/s_blocks_per_group+1。为什么要减去s_first_data_block，因为s_blocks_count是硬盘分区上全部的block的数量，而在s_first_data_block之前的block是不归block group管的，所以当然要减去。最后为什么又要加一，这是因为尾巴上可能多出来一些block，这些block我们要把它划在一个相对较小的group里面。

• s_inodes_per_group

　　s_inodes_per_group记载了每个block group中有多少个inode。在从已知的inode号，读取这个inode数据的过程中，s_inodes_per_group起到了至关重要的作用。

用我们得到的inode号数除以s_inodes_per_group，我们就知道了我们要的这个inode是在哪一个block group里面，这个除法的余数也告诉我们，我们要的这个inode是这个block group里面的第几个inode；然后，我们可以先找到这个block group的group descriptor，从这个descriptor，我们找到这个group的inode table，再从inode table找到我们要的第几个 inode，再以后，我们就可以开始读取inode中的用户数据了。这个公式是这样的：

block_group = (ino - 1) / s_inodes_per_group。这里ino就是我们的inode号数

offset = (ino - 1) % s_inodes_per_group，这个offset就指出了我们要的inode是这个block group里面的第几个inode。