Linux学习记录--文件系统简介
sufwei 2014-02-23
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 1K, 2K 及 4K 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128bytes 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1K
12 个直接指向： 12*1K=12K
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： 256*1K=256K
每笔 block 号码的记录会花去 4bytes，因此 1K 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： 256*256*1K=2562K
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： 256*256*256*1K=2563K
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 + 256*256 + 256*256*256 (K) = 16GB
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, 4K，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
