Linux磁盘管理——Ext2文件系统

Posted 2021-01-25 kelamoyujuzhen

前言

通常而言，对于一块新磁盘我们不是直接使用，而是先分区，分区完毕后格式化，格式化后OS才能使用这个文件系统。分区可能会涉及到MBR和GPT问题。至于格式化和文件系统又有什么关系？ 这里的格式化指的是高级格式化，由于每种OS所设置的文件属性/权限并不相同， 为了能够操作这些文件，就需要对partion进行格式化，以满足OS能够利用的“文件系统格式（filesystem）”。

上面说对partion进行格式化，这种说法不严谨。

对于早期技术而言，可以认为Partion与FS是1:1的关系，这两种是等价说法。但是在引入RAID（Redundant Arrays of Independent Drives）和LVM（Logical Volume Manager）后，整个存储概念就被池化，Partion与FS不再是1:1关系，可以认为一个可被挂载的目录就是一个FS。

Ext2脑图

Ext2文件系统

作为Linux上最传统的文件系统，Ext2的很多概念对于理解其他文件系统很有帮助。

Ext2整体结构

结构剖析

Boot Block

也可以称为boot sector，里面存放有boot loader

Superblock

1. 记录整个 FS相关信息
2. 备份策略：首个Block Group保存Superblock，后续Block Group保存Superblock备份
3. 查看命令：dumpe2fs
4. 包含：

• block 与 inode 的总量
• 未用与已用的 inode / block 数量
• block 与 inode 的大小

• filesystem 的挂载时间
• filesystem最近一次写入数据的时间
• filesystem最近一次检验磁盘 (fsck) 的时间
• valid bit。0表示FS为被挂载，1表示FS已被挂载

GDT

1. Group Descriptor Table，块组描述符表。用于存储一个Block Group的描述信息
2. 查看命令：e2fsck  、dumpe2fs
3. 备份策略：同Superblock
4. 包含：

• 块组中从哪里开始是 inode table
• 块组中从哪里开始是Data Blocks
• 块组中从哪里开始是Inode Bitmap
• 块组中从哪里开始是Block Bitmap
• 块组中从哪里开始是GDT
• 块组中从哪里开始是Superblock

Block Bitmap

用于标记block是否使用，0表示未用，1表示已用。

Inode Bitmap

用于标记inode是否使用，0表示未用，1表示已用。

Inode Table

1. 每个 inode 大小均固定为 128 bytes
2. 每个文件都仅会占用一个 inode 而已，因此FS能够创建的文件数量与 inode 的数量有关
3. 寻址Block方式

包含：

• 该文件的存取模式(read/write/excute)
• 该文件的拥有者与群组(owner/group)
• 该文件的容量
• 该文件atime、ctime、mtime
• 该文件真正内容的指向

Ext2是索引式FS，几乎可以一次性去除全部block（二级及以上寻址的不能一次性取出），而且几乎不需要磁盘重组

Windows的FAT是按图索骥式FS，不能一次性取出全部Block，而且需要经常磁盘重组

Data Blocks

用于最终放置文件内容数据

支持block大小：1K、2K、4K

注意：

block大小、数量格式化后不再改变

每个 block 内最多只能够放置一个文件的数据，多余空间不退，少了的空间再补充一个block。