OS9计算机组成原理.ppt

第九章 Linux文件系统 北京理工大学计算机学院 9.1 Ext2磁盘涉及的数据结构 Linux最初采用的是Minix的文件系统，但是Minix只是一种试验性的操作系统，其文件系统的大小仅限于64M字节。当Linux成熟时，引入了扩展文件系统（ Extended Filesystem, Ext FS），但提供的性能不令人满意。在1994年引入了第二扩展文件系统（Ext2），它相当高效和强健，已成为广泛使用的Linux文件系统。 9.1.1 Ext2文件卷的布局 Ext2把磁盘块分为组，每组包含存放在相邻磁道的数据块和索引节点。块组的大小相等并顺序安排。 Ext2用“块组描述符”来描述这些块组本身的结构信息，同时将超级块和所有的块组描述符重复存储于每个块组中。 Ext2通过“位图”来管理每个块组中的磁盘块和索引节点。盘块位图，索引节点位图。 Ext2示意图 超级块存放整个文件卷的资源管理信息。 索引节点存放文件的管理控制信息。 只有块组0中所包含的超级块和组描述符才由内核使用，而其余的超级块和组描述符保持不变，事实上，内核甚至不考虑它们。当系统对文件系统的状态执行一致性检查时，就引用存放在块组0中的超级块和组描述符，然后把它们拷贝到其它所有的块组中。 块组的多少取决于分区的大小和块的大小。盘块位图必须存放在一个单独的块中（盘块位图的每1位对应着块组中的一个盘块，1表示已分配，0表示空闲）。 考虑一个8GB的分区，盘块的大小为4KB。每个4KB的盘块位图可描述32K个磁盘块，即128MB。因此，最多需要64个块组。 9.1.2 超级块 struct ext2_super_block { __le32 s_inodes_count; 索引节点的总数 __le32 s_blocks_count; 盘块的总数 __le32 s_free_blocks_count; 空闲块计数 __le32 s_free_inodes_count; 空闲索引节点数 __le32 s_log_block_size; 盘块的大小 __le32 s_blocks_per_group; 每组中的盘块数 __le32 s_inodes_per_group; 每组索引节点数 __le16 s_inode_size; 磁盘上索引节点结构的大小 ……}; s_log_block_size字段以2的幂次方表示盘块的大小，且以1024B为单位。幂指数为0表示盘块大小为1024B，为1表示盘块大小为2048B等等。 假设每个块组包含4096个索引节点，若想确定索引节点13021在磁盘上的地址。 13021/4096=3……733 该索引节点在第3个块组的索引节点表的第733个表项中。 9.1.3 块组描述符 struct ext2_group_desc { __le32 bg_block_bitmap; 盘块位图的块号 __le32 bg_inode_bitmap; 索引节点位图的块号 __le32 bg_inode_table; 索引节点区的第一个盘块块号 __le16 bg_free_blocks_count;组中空闲块的个数 __le16 bg_free_inodes_count;组中空闲索引节点的个数 __le16 bg_used_dirs_count; 组中目录的个数 ……}; 9.1.4 文件目录与索引节点结构 把通常的文件目录项分成简单目录项和索引节点两部分。 简单目录项包含了文件名和索引节点号等，可以提高文件目录的检索速度。 系统只保留一个索引节点，就可实现多条路径共享文件，减少信息冗余。 目录项结构 struct ext2_dir_entry_2{ __le32 inode; 索引节点号 __le16 rec_len; 目录项长度 __u8 name_len; 实际文件名长度 __u8 file_type; 文件类型 char name[255]; 文件名，变长数组 } 文件类型 0：不可知 1：普通文件 2：目录文件 3：字符设备文件 4：块设备文件 5：有名管道 6：套接字文件 7：符号链接 name字段存放文件的名字，最多为255B，实际字符数为name_len。 文件名必须是4B的整数倍。 目录结构是变长的 目录项 索引节点（128B） struct ext2_inode { __le16 i_mode; 文件类型和访问权限 __le16 i_uid; 拥有者的标识符 __le32 i_size; 以字节为单位的文件长度 __le16 i_gi