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tiankefeng0520 · 更新于 2017-10-22 03:00:27

文件系统简介

对于 Linux 来说正规的文件系统为 EXT2,一个文件系统存储的数据通常包括文件权限和属性,以及文件数据,这两部分分别存储在不同的地方。

简单的说文件系统数据分为3部分 Superblock:记录次文件系统的整体信息,包括 inode/iblock 的总量,使用量,剩余量,已经文件系统的整体信息 Inode:记录文件的属性,一个文件占用一个 inode,同时记录此文件数据所在的 block 号码 Iblock:实际记录文件的内容,若文件过大时,会占用多个 block

我的理解 文件系统由包含多个文件,每个文件都会占用1个 inode 和若干 iblock,inode 用来存储文件权限和属性.以及文件数据存放的 iblock 的编号,iblock 则存放文件的实际数据(每个 inode 和 iblock都含有一个编号)

对于容量很大的文件系统,EXT2格式化时会分为多个 block group,每个组队都有一个独立的/inode/block/superblock

iblock (数据区块)

iblock 是用来放置文件内容数据地方,在 Ext2 文件系统中所支持的 block 大小有 1 K, 2 K 及 4 K 三种而已。 每个 block 内最多只能够放置一个文件的数据; 承上,如果文件大于 block 的大小,则一个文件会占用多个 block 数量; 承上,若文件小于 block ,则该 block 的剩余容量就不能够再被使用了(磁盘空间会浪费)。

Inode

Inode 主要包含信息

  1. 该文件的存取模式(read/write/excute);
  2. 该文件的拥有者与群组(owner/group);
  3. 该文件的容量;
  4. 该文件创建或状态改变的时间(ctime);
  5. 最近一次的读取时间(atime);
  6. 最近修改的时间(mtime);
  7. 定义文件特性的旗标(flag),如 SetUID...;
  8. 该文件真正内容的指向(pointer);
  9. 其他信息

每个 inode 大小均固定为 128 bytes; 每个文件都仅会占用一个 inode 而已; 承上,因此文件系统能够创建的文件数量与 inode 的数量有关; 系统读取文件时需要先找到 inode,并分析 inode 所记录的权限与用户是否符合,若符合才能够开始实际读取 block 的内容

Inode 三级间接索引

inode 要记录的数据非常多,但偏偏又只有128 bytes 而已,为了记录更多的数据,系统很将 inode 记录 block 号码的区域定义为12个直接,一个间接, 一个双间接与一个三间接记录区。记录区。

假设 block 为1 K

12 个直接指向: 121 K=12 K 由于是直接指向,所以总共可记录 12 笔记录,因此总额大小为如上所示; 间接: 2561 K=256 K 每笔 block 号码的记录会花去 4 bytes,因此 1 K 的大小能够记录 256 笔记录,因此一个间接可以记录的文件大小如上; 双间接: 2562561 K=2562 K 第一层 block 会指定 256 个第二层,每个第二层可以指定 256 个号码,因此总额大小如上; 三间接: 2562562561 K=2563 K 第一层 block 会指定 256 个第二层,每个第二层可以指定 256 个第三层,每个第三层可以指定 256 个号码,因此总额大小如上; 总额:将直接、间接、双间接、三间接加总,得到 12 + 256 + 256256 + 256256256 (K) = 16 GB

Superblock (超级区块)

Superblock 是记录整个 filesystem 相关信息的地方, 没有 Superblock,就没有这个 filesystem 了。他记录的信息主要有:

  1. block 与 inode 的总量;
  2. 未使用与已使用的 inode / block 数量; block 与 inode 的大小 (block 为 1, 2, 4 K,inode 为 128 bytes); filesystem 的挂载时间、最近一次写入数据的时间、最近一次检验磁盘 (fsck) 的时间等文件系统的相关信息; 一个 valid bit 数值,若此文件系统已被挂载,则 valid bit 为 0 ,若未被挂载,则 valid bit 为 1 。

    Superblock 信息查看

通过 dumpe2fs 命令查看文件系统的 superblock

举例:观察文件系统的相关信息


[root@www ~]# df   <==这个命令可以叫出目前挂载的装置
Filesystem    1K-blocks      Used Available Use% Mounted on
/dev/hdc2       9920624   3822848   5585708  41% /      
/dev/hdc3       4956316    141376   4559108   4% /home
/dev/hdc1        101086     11126     84741  12% /boot
tmpfs            371332         0    371332   0% /dev/shm

[root@www ~]# dumpe2fs /dev/hdc2
dumpe2fs 1.39 (29-May-2006)
Filesystem volume name:   /1             <==这个是文件系统的名称(Label)
Filesystem features:      has_journal ext_attr resize_inode dir_index 
 filetype needs_recovery sparse_super large_file
Default mount options:    user_xattr acl <==默认挂载的参数
Filesystem state:         clean          <==这个文件系统是没问题的(clean)
Errors behavior:          Continue
Filesystem OS type:       Linux
Inode count:              2560864        <==inode 的总数
Block count:              2560359        <==block 的总数
Free blocks:              1524760        <==还有多少个 block 可用
Free inodes:              2411225        <==还有多少个 inode 可用
First block:              0
Block size:               4096           <==每个 block 的大小啦!
Filesystem created:       Fri Sep  5 01:49:20 2008
Last mount time:          Mon Sep 22 12:09:30 2008
Last write time:          Mon Sep 22 12:09:30 2008
Last checked:             Fri Sep  5 01:49:20 2008
First inode:              11
Inode size:               128            <==每个 inode 的大小
Journal inode:            8             
Journal backup:           inode blocks
Journal size:             128M
Group 0: (Blocks 0-32767) <==第一个 data group 内容, 包含 block 的启始/结束号码
Primary superblock at 0, Group descriptors at 1-1  <==超级区块在 0 号 block
Reserved GDT blocks at 2-626
Block bitmap at 627 (+627), Inode bitmap at 628 (+628)
Inode table at 629-1641 (+629)                     <==inode table 所在的 block 0 free blocks, 32405 free inodes, 2 directories    <==所有 block 都用完了!
Free blocks:
Free inodes: 12-32416                              <==剩余未使用的 inode 号码
Group 1: (Blocks 32768-65535)
....(底下省略)....

目录与文件读取

在文件系统下创建一个文件都会分配一个 inode 和若干 iblock,目录和文件都是文件系统下的一个文件,

对于目录来说

inode :记录了目录的权限, block:记录了目录的名称,目录下包含的文件名名与文件名所占用的 inode 号码

举例:查看 Inode

[root@bogon ~]# ls -li 2366420 -rw------- 1 root root 1377 02-18 20:26 anaconda-ks.cfg 2366454 drwxr-xr-x 2 root root 4096 02-18 20:41 Desktop 2366370 -rw-r--r-- 1 root root 35014 02-1820:25 install.log 2366371 -rw-r--r-- 1 root root 6431 02-18 20:22 install.log.syslog

对于文件来说

文件名:在包含其的目录对应的 iblock 中记录 inode :记录了文件的权限, block:记录文件实际数据

举例来说,如果我想要读取/etc/passwd 这个文件时,系统是如何读取的呢?

[root@bogon ~]# ll -di / /etc /etc/passwd 2 drwxr-xr-x 24 root root 4096 02-22 19:34 / 1134561 drwxr-xr-x 114 root root 1228802-22 19:36 /etc 2528506 -rw-r--r-- 1 root root 2219 02-18 20:39 /etc/passwd

  1. / 的 inode: 透过挂载点的信息找到 /dev/hdc2 的 inode 号码为 2 的根目录 inode,且 inode 规范的权限让我们可以读取该 block 的内容(有 r 与 x) ;
  2. / 的 block: 经过上个步骤取得 block 的号码,并找到该内容有 etc/ 目录的 inode 号码 (1912545);
  3. etc/ 的 inode: 读取 1912545 号 inode 得知 vbird 具有 r 与 x 的权限,因此可以读取 etc/ 的 block内容;
  4. etc/ 的 block: 经过上个步骤取得 block 号码,并找到该内容有 passwd 文件的 inode 号码 (1914888);
  5. passwd 的 inode: 读取 1914888 号 inode 得知 vbird 具有 r 的权限,因此可以读取 passwd 的 block 内容;
  6. passwd 的 block: 最后将该 block 内容的数据读出来
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