linux之文件系统介绍

Posted 2020-10-30

写在前面：当磁盘分区后需要格式化分区，操作系统才可以使用分区。会依据操作系统设置的文件属性/权限进行格式化成操作系统所支持的格式。

鸟哥linux书中讲到 文件系统是一个可被挂载的数据

文件系统的运作与操作系统的文件数据有关。如linux文件数据有属性、权限、实际数据，故而文件系统将文件属性和权限放置在inode中，实际数据或目录中的数据放置在block中，超级块super block是记录整个文件系统的信息，如：inode、block使用量剩余量总量，组个数。

1. Ext2磁盘数据结构：

1、启动扇区:每个文件系统的最前面都有一个启动扇区可以安装引导程序。这样就可以在不同引导程序安装在不同的文件系统中了。而不用覆盖磁盘唯一的MBR，这样可以实现多重引导的环境。

2、block group：格式化时将分区为多个块组，每个块组都有独立的super block、inode、block等块。

    1.superblock：是记录整个文件系统相关信息的地方，主要有

1. block与inode的总量

2. 未使用与已使用的block和inode数量

3. inode与block的大小，inode是128bytes，block是1024、2048、4096bytes

4. 文件系统的挂载时间、最近一次写入数据时间、检查磁盘的时间

5. 一个validbit数值，已挂载为0，未挂载为1

6. 每个block group中可能都有super block，块组0中必须有一个superblock，用户复制给其他块组并修复使用。同样其他块组中有superblock，也可以救援块组0.    

    2.组描述：主要记录每个blockgroup的开始与结束块号，以及superblock、数据块位图、索引块位图、inode表、block块的块号。

    3.数据块位图：位图是位的序列，用二进制记录块的使用情况，0表示对应块是空闲，1表示对应块是占用。创建文件时会找空的block块记录文件内容，删除文件，其实就是把block位图和inode位图的相关位置成空，相当于不被占用，注意：数据还在，下次创建文件时，覆盖原已清空block位图和inode位图的文件的数据。

    4.索引节点位图：位图是位的序列，用二进制记录inode的使用情况，0表示对应块是空闲，1表示对应块是占用。

    5.索引节点表：记录文件的属性权限以及该文件实际数据放置在哪些block中的，inode表记录至少如下

1. 该文件的访问模式(read/write/excute)

2. 该文件的拥有者与组

3. 该文件的大小

4. 该文件的创建时间改变时间、最近一次读取的时间、最近一次修改的时间

5. 该文件真正的指向

6. 每个inode有128bytes

7. 每个文件只占用一个inode

8. 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相符合，若符合开始读取实际的block内容

inode表需要记录的东西非常多，而每个inode的大小是128bytes。若每个块是4096bytes，每个块才记录32个inode。如果有个文件是500M，记录block需要花4bytes。大概有13万的block号需要记录，系统将inode记录block号码的区域定义了12个直接、1个间接、1个双简介、1个三间接记录区。

6.数据块：用来放置文件的实际数据/目录的内容。支持的大小为1K、2K、4K

1. block的大小与数量在格式化后就不可以改变了(除非重新格式化)

2. 每个block中只能存放1个文件数据

3. 当文件数据大于block的大小时，会占用多个block

4. 当文件数据小雨block的大小时，磁盘空间会浪费

使用dumpe2fs命令查看文件系统信息，dumpe2fs - dump ext2/ext3/ext4 filesystem information

语法：dumpe2fs [ -bfhixV ] [ -o superblock=superblock ] [ -o blocksize=blocksize ] device

选项：


-b：打印文件系统中的坏块

-f：强制显示所有信息

-h：只显示超级块信息

实例：

[[email protected] ~]# df -h

Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on

/dev/sda5       8.0G  2.1G  5.5G  28% /

tmpfs           937M     0  937M   0% /dev/shm

/dev/sda1       194M   27M  158M  15% /boot

/dev/sda2       9.7G  1.5G  7.7G  16% /usr

/dev/sdc4        99M   23M   72M  24% /home

[[email protected] ~]# dumpe2fs /dev/sda1

dumpe2fs 1.41.12 (17-May-2010)

Filesystem volume name:   <none>       列出文件系统的名称<Label>，/etc/fstab中设备名称可以使用这个。我这里是none没有定义名称，可以使用e2label设置Label。

Last mounted on:          /boot                 挂载点

Filesystem UUID:          2f2da85e-f8c6-450b-bd82-99217ddc1ca4     设备的UUID，/etc/fstab也可以使用这个挂载

Filesystem magic number:  0xEF53

Filesystem revision #:    1 (dynamic)

Filesystem features:      has_journal ext_attr resize_inode dir_index filetype needs_recovery extent flex_bg sparse_super huge_file uninit_bg dir_nlink extra_isize

Filesystem flags:         signed_directory_hash

Default mount options:    user_xattr acl    默认挂载的参数

Filesystem state:         clean                       这个文件系统是没有问题的

Errors behavior:          Continue

Filesystem OS type:       Linux

Inode count:              51200                        inode总量

Block count:              204800                       block总量

Reserved block count:     10240                   保留块总量

Free blocks:              171502                        空闲block总量

Free inodes:              51162                          空闲inodes总量

First block:              1

Block size:               1024

Fragment size:            1024

Reserved GDT blocks:      256

Blocks per group:         8192

Fragments per group:      8192

Inodes per group:         2048

Inode blocks per group:   256

Flex block group size:    16

Filesystem created:       Thu Nov  9 23:11:17 2017

Last mount time:          Sat Mar  3 05:57:03 2018

Last write time:          Sat Mar  3 05:57:03 2018

Mount count:              26

Maximum mount count:      -1

Last checked:             Thu Nov  9 23:11:17 2017

Check interval:           0 (<none>)

Lifetime writes:          32 MB

Reserved blocks uid:      0 (user root)

Reserved blocks gid:      0 (group root)

First inode:              11

Inode size:               128                        每个inode的大小

Journal inode:            8                          日志inode号

Default directory hash:   half_md4

Directory Hash Seed:      0ccc6f7e-bdae-45d8-9a92-6b72b940045c

Journal backup:           inode blocks

Journal features:         journal_incompat_revoke

日志大小:             4096k

Journal length:           4096

Journal sequence:         0x0000005c

Journal start:            1







Group 0: (Blocks 1-8192) [ITABLE_ZEROED]    第一个块组

  校验和 0x746b,2008个未使用的inode

  主 superblock at 1, Group descriptors at 2-2

  保留的GDT块位于 3-258

  Block bitmap at 259 (+258), Inode bitmap at 275 (+274)

  Inode表位于 291-546 (+290)

  3785 free blocks, 2010 free inodes, 6 directories, 2008个未使用的inodes

  可用块数: 4408-8192

  可用inode数: 39-2048

Group 1: (Blocks 8193-16384) [INODE_UNINIT, ITABLE_ZEROED]

  校验和 0x2a64,2048个未使用的inode

  备份 superblock at 8193, Group descriptors at 8194-8194

  保留的GDT块位于 8195-8450

  Block bitmap at 260 ([phone]), Inode bitmap at 276 ([phone])

  Inode表位于 547-802 ([phone])

  642 free blocks, 2048 free inodes, 0 directories, 2048个未使用的inodes

  可用块数: 15743-16384

  可用inode数: 2049-4096

Group 2: (Blocks 16385-24576) [INODE_UNINIT, ITABLE_ZEROED]      块组2没有superblock。

  校验和 0xd123,2048个未使用的inode

  Block bitmap at 261 ([phone]), Inode bitmap at 277 ([phone])

  Inode表位于 803-1058 ([phone])

  2048 free blocks, 2048 free inodes, 0 directories, 2048个未使用的inodes

  可用块数: 22529-24576

  可用inode数: 4097-6144

Group 3: (Blocks 24577-32768) [INODE_UNINIT, ITABLE_ZEROED]  

  校验和 0x4d3e,2048个未使用的inode

  备份 superblock at 24577, Group descriptors at 24578-24578

  保留的GDT块位于 24579-24834

  Block bitmap at 262 ([phone]), Inode bitmap at 278 ([phone])

  Inode表位于 1059-1314 ([phone])

  188 free blocks, 2048 free inodes, 0 directories, 2048个未使用的inodes

  可用块数: 32581-32768

  可用inode数: 6145-8192

仅展示了3个blockgroup块组。


顺便介绍下e2label命令

mane2label后：e2label - Change the label on an ext2/ext3/ext4 filesystem

用法：e2label device label

实例：