Linux文件系统--基于EXT2

Posted 2022-03-11 wulei0630

一、文件系统基本知识

① 存储在永久性存储介质，由程序按照某种格式制作的数据集合叫做文件

② 磁盘上管理文件的文件、数据结构和操作构成磁盘文件系统，简称文件系统

③ 文件属性

（1）名称

（2）位置

（3）大小

（4）类型

（5）保护

（6）时间、日期

（7）用户标识

④ 进程要通过操作系统来访问磁盘上的文件，也就是说，操作系统是进程与磁盘文件系统之间的中介

⑤ 用户对文件的操作

（1）创建文件

（2）写文件

（3）读文件

（4）删除文件

⑥ 操作系统的文件管理系统必须提供两项基本功能：

（1）一是要建立专门用于文件管理的目录体系

（2）二是要为用户提供对文件进行操作的系统调用

⑦ 文件的简单存储方式

（1）经过适当的软件处理，磁盘可以看成由若干大小相等的存储块（512Byte）所组成的一个线性空间

（2）通常一个文件需要占用多个存储块

（3）磁盘文件系统需要一个目录表来记录文件名称、储存位置等信息，并把这种记录兼做目录项，这个目录表叫做目录文件

⑧ 存储块的组织方式

（1）链接组织方式：

（2）索引组织方式：为每个文件创建一个长度与文件所占用存储块的数目相等的数，以文件块的逻辑顺序号为数组元素的下标，而以文件存储块的指针为元素的内容，于是就形成了一个文件索引表。

注：简单来说，索引表就是文件块的逻辑块号与存储块号的对照表

⑨ 空闲块的记录

（1）未被文件占用，或者被已删除文件释放出来的块叫做外存的空闲块

（2）操作系统用来记录跟踪空闲块的数据结构主要有位图、链表、分组链表等

⑩ 文件目录

（1）一体化文件目录：

（2）分立式文件目录：分立式目录中，目录被分成两部分：一部分只记录文件的文件名等用户关心的逻辑信息；一部分只记录文件所占用的存储块数目、位置等物理信息。前者叫　　做逻辑目录，简称目录；后者叫做索引节点，简称i节点（inode）

注：由于i节点与文件唯一对应，所以i节点也叫作文件控制块（FCB）

（3）用于集中记录i节点的文件叫做设备文件，而集中记录逻辑目录的文件叫做逻辑目录文件

注：硬链接是两个文件指向同一个i节点

 ? 磁盘上的文件系统

（1）引导控制块：存储引导操作系统所需要的信息

（2）主分区：存储操作系统内核映像文件

（3）分区控制块（Super Block）：数据分区的第一块为分区控制块，该块中含有本分区所包含的块数、块的大小、空闲块的数量及位置、文件控制块的数量及位置等详细信息，也　　叫作超级块或主控文件集

（4）目录文件：位于分区控制块之后，存放分区内文件的目录文件

（5）文件控制块（FCB）：通常处于文件数据块之前，内含文件的逻辑及物理信息

注：文件控制块也叫作索引节点（inode）

 

二、Ext2文件系统

① Ext2采用了分立式目录结构，即一个文件的目录分为目录项和索引节点

② Ext2的索引节点：在一个实际分立式目录的文件系统中，索引节点（inode）主要需要两部分内容来支持，一是inode结构；二是对于节点的操作函数

（1）Ext2的索引节点：Ext2的每个文件（或目录）都有一个唯一的i节点ext2_inode，它保存了一个文件所有与存储相关的属性

struct ext2_inode 
    __le16    i_mode;        /* File mode */
    __le16    i_uid;        /* Low 16 bits of Owner Uid */
    __le32    i_size;        /* Size in bytes */
    __le32    i_atime;    /* Access time */
    __le32    i_ctime;    /* Creation time */
    __le32    i_mtime;    /* Modification time */
    __le32    i_dtime;    /* Deletion Time */
    __le16    i_gid;        /* Low 16 bits of Group Id */
    __le16    i_links_count;    /* Links count */
    __le32    i_blocks;    /* Blocks count */
    __le32    i_flags;    /* File flags */
　　...
    __le32    i_block[EXT2_N_BLOCKS];/* Pointers to blocks */
    __le32    i_generation;    /* File version (for NFS) */
    __le32    i_file_acl;    /* File ACL */
    __le32    i_dir_acl;    /* Directory ACL */
    __le32    i_faddr;    /* Fragment address */
    ...
;

　　* i_mode：指定文件的类型（普通文件、目录文件、设备文件和网络文件）

　　* i_block[]：文件索引表。i_block[]共有15项，其中前12项为直接指向文件数据块的指针，后3项分别为采用多级索引结构的“一次间接指针”、“二次间接指针”和“三次间接指针”

（2）Ext2的i节点操作函数