Linux下对superblock的理解

Posted 2020-11-21 骑着赶路

对superblock的理解首先从partition structure的结构开始：

1、首先了解下block，对于ext2(ext3)文件系统而言，硬盘分区首先被划分为一个个的block，同一个ext2文件系统上的每个block大小都是一样的。但是对于不同的ext2文件系统，block的大小可以有区别。典型的block大小是1024 bytes或者4096 bytes。这个大小在创建ext2、ext3文件系统的时候被决定，mkfs –t ext2/3 –b xx就可以设定块大小了！一个硬盘分区上的block计数是从0开始的，总的来说，block这个概念好理解。
2、理解了block的概念后，接着就是对block group的理解，硬盘分区上所有的block被聚在一起分成几个大的block group。其中每个block group中有多少个block是固定的。从上面的图可以看出来！每个block group都相对应一个group descriptor，每个group descriptor当中有几个重要的block指针，指向block group中的inode table、block bitmap和inode bitmap。
以上三个结构记载了其所属block group的许多信息。
3、下面就是对super block的理解了
Super block即为超级块，它是硬盘分区开头——开头的第一个byte是byte 0，从 byte 1024开始往后的一部分数据。由于 block size最小是 1024 bytes，所以super block可能是在block 1中（此时block 的大小正好是 1024 bytes）
超级块中的数据其实就是文件卷的控制信息部分，也可以说它是卷资源表，有关文件卷的大部分信息都保存在这里。例如：硬盘分区中每个block的大小、硬盘分区上一共有多少个block group、以及每个block group中有多少个inode。
对于super block的结构和涵义可以通过查看/usr/include/linux/ext3_fs.h文件：
通过set number:
386 struct ext3_super_block {
386 struct ext3_super_block {
387 /*00*/  __le32  s_inodes_count;         /* Inodes count */
388         __le32  s_blocks_count;         /* Blocks count */
389         __le32  s_r_blocks_count;       /* Reserved blocks count */
390         __le32  s_free_blocks_count;    /* Free blocks count */
391 /*10*/  __le32  s_free_inodes_count;    /* Free inodes count */
392         __le32  s_first_data_block;     /* First Data Block */
393         __le32  s_log_block_size;       /* Block size */
394         __le32  s_log_frag_size;        /* Fragment size */
395 /*20*/  __le32  s_blocks_per_group;     /* # Blocks per group */
396         __le32  s_frags_per_group;      /* # Fragments per group */
397         __le32  s_inodes_per_group;     /* # Inodes per group */
398         __le32  s_mtime;                /* Mount time */
399 /*30*/  __le32  s_wtime;                /* Write time */
400         __le16  s_mnt_count;            /* Mount count */
401         __le16  s_max_mnt_count;        /* Maximal mount count */
402         __le16  s_magic;                /* Magic signature */
403         __le16  s_state;                /* File system state */
404         __le16  s_errors;               /* Behaviour when detecting errors */
405         __le16  s_minor_rev_level;      /* minor revision level */
406 /*40*/  __le32  s_lastcheck;            /* time of last check */
407         __le32  s_checkinterval;        /* max. time between checks */
408         __le32  s_creator_os;           /* OS */
409         __le32  s_rev_level;            /* Revision level */
410 /*50*/  __le16  s_def_resuid;           /* Default uid for reserved blocks */
411         __le16  s_def_resgid;           /* Default gid for reserved blocks */

 

super block的几个重要成员

1、Magic 签名

　　对于ext2和ext3文件系统来说，这个字段的值应该正好等于0xEF53。如果不等的话，那么这个硬盘分区上肯定不是一个正常的ext2或ext3文件系统。

2、s_log_block_size

　 　从这个字段，我们可以得出真正的block的大小。我们把真正block的大小记作B，B=1 << s_log_block_size + 10)，单位是bytes。举例来说，如果这个字段是0，那么block的大小就是 1024bytes，这正好就是最小的block大小；如果这个字段是2，那么block大小就是4096 bytes。从这里我们就得到了block的大小这一非常重要的数据。

3、s_blocks_count和s_blocks_per_group

　　通过这两个成员，我们可以得到硬盘分区上一共有多少个block group，或者说一共有多少个group descriptors

 

　　s_blocks_count记录了硬盘分区上的block的总数，而 s_blocks_per_group记录了每个group中有多少个block。显然，文件系统上的block groups数量，我们把它记作G，G=(s_blocks_count-s_first_data_block- 1)/s_blocks_per_group+1。为什么要减去s_first_data_block，因为s_blocks_count是硬盘分区上全 部的block的数量，而在s_first_data_block之前的block是不归block group管的，所以当然要减去。最后为什么又要加一，这是因为尾巴上可能多出来一些block，这些block我们要把它划在一个相对较小的group 里面。

4、s_inodes_per_group

　　s_inodes_per_group记载了每个block group中有多少个inode。在从已知的inode号，读取这个inode数据的过程中，s_inodes_per_group起到了至关重要的作用。

 

　　用我们得到的inode号数除以s_inodes_per_group，我们就知道了我们要的 这个inode是在哪一个block group里面，这个除法的余数也告诉我们，我们要的这个inode是这个block group里面的第几个inode；然后，我们可以先找到这个block group的group descriptor，从这个descriptor，我们找到这个group的inode table，再从inode table找到我们要的第几个 inode，再以后，我们就可以开始读取inode中的用户数据了。这个公式是这样的：

 

　　block_group = (ino - 1) / s_inodes_per_group。这里ino就是我们的inode号数

 

　　offset = (ino - 1) % s_inodes_per_group，这个offset就指出了我们要的inode是这个block group里面的第几个inode。