ext2文件系统

概述

文件系统中存储的最小单元是块（block），一个块的大小是在格式化时确定的。启动块(Boot Block)的大小为1KB，由PC标准规定，用来存储磁盘分区信息和启动信息，任何文件系统都不能修改启动块。

启动块之后才是ext2文件系统的开始，ext2文件系统将整个分区划分成若干个同样大小的块组(Block Group)。

块组(Block group)

每个块组的组成：

1）超级块

1）超级块(Super Block)描述整个分区的文件系统信息，如inode/block的大小、总量、使用量、剩余量，以及文件系统的格式与相关信息。超级块在每个块组的开头都有一份拷贝（每个块组拥有相同的超级块）。 为了保证文件系统在磁盘部分扇区出现物理问题（运用与灾难恢复）的情况下还能正常工作，就必须保证文件系统的super block信息在这种情况下也能正常访问。所以一个文件系统的super block会在多个block group中进行备份，这些super block区域的数据保持一致。

超级块记录的信息有：

1、block 与 inode 的总量（分区内所有Block Group的block和inode总量）；
2、未使用与已使用的 inode / block 数量；
3、block 与 inode 的大小 (block 为 1, 2, 4K，inode 为 128 bytes)；
4、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；
5、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 。

每个区段与 superblock 的信息都可以使用 dumpe2fs 这个命令查询

2）块组描述符

2）块组描述符表(GDT,Group Descriptor Table)由很多块组描述符组成，整个分区分成多个块组就对应有多少个块组描述符。
每个块组描述符存储一个块组的描述信息，如在这个块组中从哪里开始是inode Table，从哪里开始是Data Blocks，空闲的inode和数据块还有多少个等等。块组描述符在每个块组的开头都有一份拷贝。

3）块位图

3）块位图(Block Bitmap)用来描述整个块组中哪些块已用哪些块空闲。块位图本身占一个块，其中的每个bit代表本块组的一个block，这个bit为1代表该块已用，为0表示空闲可用。假设格式化时block大小为1KB，这样大小的一个块位图就可以表示1024*8个块的占用情况，因此一个块组最多可以有10248个块。

4）索引结点位图

4）inode位图(inode Bitmap)和块位图类似，本身占一个块，其中每个bit表示一个inode是否空闲可用。 Inode bitmap的作用是记录block group中Inode区域的使用情况，Ext文件系统中一个block group中可以有16384个Inode，代表着这个Ext文件系统中一个block group最多可以描述16384个文件。

5）索引结点表

5）inode表(inode Table)由一个块组中的所有inode组成。一个文件除了数据需要存储之外，一些描述信息也需要存储，如文件类型，权限，文件大小，创建、修改、访问时间等，这些信息存在inode中而不是数据块中。inode表占多少个块在格式化时就要写入块组描述符中。 在Ext2/Ext3文件系统中，每个文件在磁盘上的位置都由文件系统block group中的一个Inode指针进行索引，Inode将会把具体的位置指向一些真正记录文件数据的block块，需要注意的是这些block可能和Inode同属于一个block group也可能分属于不同的block group。我们把文件系统上这些真实记录文件数据的block称为Data blocks。

inode记录的文件数据至少有：（都是文件属性与权限描述信息）

1、该文件的访问模式（rwx）
2、该文件的所有者与组（owner/group）
3、该文件的大小
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、最近修改内容的时间（mtime）
7、定义文件特性的标志（flag），如SetUID等
8、该文件真正内容的指向（Pointer）

Ext2/Ext3文件系统中，采用Inode指针和Data block地址进行直接/间接关联的方式记录文件数据。一个Inode指针要么不对应任何文件的Data block，要么对应一个文件的一个或者多个Data block。

数据块寻址：（ext2是索引式文件系统(indexed allocation)）

一个inode占128字节，其中60个字节用于指向存放文件内容的数据块指针。每个指针4字节，那么有15个指针。最后3个指针用分级间接寻址。

6）数据块

6）数据块(Data Block)是用来放置文件内容数据的地方。根据不同的文件类型有以下几种情况：
对于普通文件，文件的数据存储在数据块中。
对于目录，该目录下的所有文件名和目录名存储在所在目录的数据块中，除了文件名外，ls -l命令看到的其它信息保存在该文件的inode中。
对于符合链接，如果目标路径名较短则直接保存在inode中，如果较长则分配一个数据块来保存。
设备文件、FIFO和socket等特殊文件没有数据块。