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Linux内核源代码导读 中国科学技术大学计算机系 陈香兰（0551－3606864） xlanchen@ustc.edu.cn Spring 2009 Ext2文件系统简介 EXT2文件系统是EXT文件系统的升级，在Linux中得到了广泛的使用。 介绍EXT2文件系统的 磁盘组织 目录项和支持的文件类型 （一）EXT2文件系统的磁盘组织 除了引导扇区之外，EXT2磁盘分区被顺序划分为若干个磁盘块组（Block Group）。 每个块组由若干个磁盘块，按照相同的方式组织，具有相同的大小。 EXT2磁盘块组中的磁盘块按顺序被组织成： 一个用作超级块的磁盘块。 在这个磁盘块里，存放了文件系统超级块的一个拷贝； N个记录组描述符的磁盘块； 1个记录数据块位图的磁盘块； 1个记录索引结点位图的磁盘块； N个用作索引结点表的磁盘块； N个用作数据块的磁盘块。 EXT2的超级块 每个块组的第一个磁盘块用来保存所在EXT2 fs的超级块 多个块组中的超级块形成冗余 在某个或少数几个超级块被破坏时，可用于恢复被破坏的超级块信息。（e2fsck） 注意：大多数数据结构存在两个版本 磁盘存储版本，例如ext2_super_block（阅读） 内存版本，例如ext2_sb_info （阅读） 组描述符 组描述符用来描述一个磁盘块组的相关信息 数据结构为ext2_group_desc（阅读） 索引结点 EXT2中所有的索引结点大小相同，都是128个字节。 数据结构 磁盘存储数据结构ext2_inode（阅读） 内存中结构ext2_inode_info（阅读） 理论基础：文件数据块的组织方式 链式（显式 vs 隐式） 索引方式（直接索引，一级索引，二级索引，等等；组合索引） 关于索引节点中的i_block[] ext2的索引结点中使用了组合索引方式。 前12项用作直接索引 第13项用作间接索引 第14项用作二次间接索引 第15项用作三次间接索引 索引节点表 EXT2的一个磁盘块组中的索引结点存储在一组连续的磁盘块中，形成一个索引结点表。 这组磁盘块中的第一个磁盘块的块号存储在超级块的bg_inode_table数据项中。 根据磁盘块的大小，可以计算出每个磁盘块能容纳多少个索引结点 根据索引结点的总个数，可以计算出索引结点表所需要占用的磁盘块的个数。 数据块位图和索引结点块位图 EXT2的空闲盘块分配算法采用了位图法 位图：便于查找数据块或索引结点的分配信息 每个位（bit）都对应了一个磁盘块： 0，表示对应的磁盘块（或索引结点）空闲 1，表示占用。 2个位图分别占用一个专门的磁盘块。 根据磁盘块的大小，可以计算出每个块组中最多能容纳的数据块个数和索引节点块个数。 （二）EXT2中的目录项和文件类型 在EXT2中，目录是一种特殊的文件，这种文件的数据块中存放了该目录下的所有目录项 新版的目录项结构 EXT2支持的文件类型 EXT2在目录项中存放了文件的类型信息。文件类型可以是0～7中的任意一个整数。它们分别代表如下含义： 0：文件类型未知； 1：普通文件类型； 2：目录； 3：字符设备； 4：块设备； 5：有名管道FIFO； 6：套接字； 7：符号链接。 注意： （三）创建一个ext2文件系统 在磁盘上创建文件系统通常有两个步骤： 格式化磁盘 Linux中：superformat或者fdformat 创建文件系统 Ext2：mke2fs mke2fs的缺省参数 磁盘块大小：1024字节 分片：目前不支持，因此与磁盘块一样 分配inode的个数：1/8192B 永久保留的块的个数：5％ 创建流程 初始化超级块和组描述符 Optionally, 检查是否有坏块，若有创建坏块列表 对每个块组，保留所有用来存放超级块、组描述符、inode表、2个位图的磁盘块 初始化每个块组中的位图 初始化每个块组中的inode表 创建 /root 目录 创建 lost+found 目录（供e2fsck 使用，与坏块相关） 为上述两个目录而更新位图信息 若有坏块，则将其在 lost+found 目录中组织起来 以1.44MB的软盘为例，创建ext2文件系统后 （四）Ext2提供的各种对象方法 超级块对象方法 索引节点对象方法 文件对象方法 （五）管理ext2的磁盘空间 存储在磁盘上的文件与用户所“看到”的文件有所不同： 用户感觉，文件在逻辑上是连续的 而在磁盘上，存储文件数据的磁盘块可能分散在磁盘各处 用户感觉，文件可能比较大 而在磁盘上，由于文件空洞的存在，分配给文件的磁盘空间可能小于用户感觉到的文件大小。 涉及到如下操作： 创建/删除一个索引节点 数据块的寻址 文件空洞 分配/释放一个数据块 创建/删除一个索引节点