转载我是一块硬盘（下）

Posted 2020-08-05 米罗西

原文：我是一块硬盘（下）

 

目录我问老大： 每个文件都需要有个inode来描述,  每个目录是不是也需要一个？ 
”这是自然，和文件一样， 每个目录也是一个inode,  其中有目录的属性，还有存放这个目录内容的磁盘块号，在磁盘块中才真正的存放着目录下的内容““举个例子来说吧： 有人要读取  /tmp/test.log  这个文件， 查找次序是这样的：根目录inode->根目录磁盘块->tmp目录inode->tmp目录磁盘块->test.log的 inode->读取磁盘块”（点击看大图）内存说： “我赛，这也太绕了吧，比CPU访问我的数据麻烦多了， 硬盘，你要小心点， 这要是操作不当的很容易出乱子的。”
我心想内存这次没坑我，他提醒的对， 这操作确实有点复杂，读数据的时候还行， 如果是修改，尤其是删除就很容易出事，例如想删除上面的文件/tmp/test.log，需要这些步骤：(1) 在目录中删除文件(2) 释放inode 到空闲的节点池， 这样可以复用(3) 将磁盘块释放到空闲的磁盘块池
在操作某一步的时候出现系统崩溃，那我这些个目录和文件就凌乱了， 可能会出现空间无法释放的情况。 
老大说： “这确实比较烦， 不过也能解决，听说过数据库是怎么办的吗： 记录日志！ ”
”就是把要做的事记录下来？“
“是的， 在做操作之前， 记录要做的事情，形成日志， 把他们成功写入磁盘以后再正式动手操作，  等到所有步骤都搞完，才可以擦除日志项。  你想想，如果执行到某一步崩溃， 系统重启时检查日志项，就知道哪些没做，哪些已经做了， 对于没做的日志，重新来一遍就是了” 。
其实说的很轻松，实施起来还是挺难的， 重新执行就意味着那些操作一定是可以重复执行， 并且不会带来破坏才行。 （码农翻身注：这叫做日志(Journal)文件系统）管理空闲块目录和文件的存储问题解决了， 接下来我需要一个大管家，把那些没有使用的、空白的、数量上亿的磁盘块给管理起来，只有这样， 新的文件来的时候，才能分配空间存储。
操作系统老大给我推荐了两位， 第一位主张是链式大法好， 无非就是把空闲磁盘块组成一个链表（又是链表！） ，但是我心里盘算了一下： 如果磁盘块号是32位的，每个块都得花费我32位的空间，如果我有5亿个空闲块， 那仅仅为了记录他们就要占用接近2G的磁盘空间！  这浪费可是有点大啊。
还有一位主张位图法， 这个方法更简单， 对每个磁盘块，如果已经被使用，那就标记为1，   没被使用就是0。 这样整个磁盘块就形成了一个由0和1组成的一个大位图。
由于每个磁盘块只用一个位来表示， 非常节省空间， 这个方案我喜欢！文件系统扯了这么多，是时候看一看全局了， 在你们程序员的眼中， 其实我是长这个样子的（拿你们崇拜的Linux ext2为例）：（点击看大图）我这个硬盘主要由MBR(Master Boot Record)和各个磁盘分区组成。
MBR中的有 引导代码 和 磁盘分区表，  分区表中记录了每个分区的起始位置，以及哪个磁盘分区是活动分区，  这样系统就会找到它， 然后装载这个分区中的引导块，并执行之。
引导块将会装载存存储在本分区的操作系统。  需要注意的是，每个分区都有一个引导块，不管这个分区有没有操作系统，这是各大厂商的约定，是一种标准。 
每个分区除了必须的引导块之外，又被分成多个块组。
在每个块组中你能看到熟悉的磁盘块位图和inode位图， 不用解释估计你也知道是干嘛的。还有inode表（当然是存放文件和目录的inode 了）和真正的数据块。 
对了， 我的磁盘分区表只有64个字节， 而每个分区项占用16个字节， 所以只能容纳4个分区。 如果你想用多于4个分区， 你就需要把其中一个设为扩展分区， 然后在其中继续划分成逻辑分区，想划几个就划分几个。
一般情况下，大家都喜欢把我划分成一个主分区+一个扩展分区，   在扩展分区中再需要划分。

（完）