Linux传统的磁盘文件系统(filesystem)使用的是ext2,所以了解文件系统就得从ext2开始。
一、文件系统特性
磁盘分区之后还需要进行格式化,之后操作系统才能够使用这个分区。
这是因为每种操作系统所设置的文件属性/文件权限并不相同。
为了存放这些文件所需的数据,因此就需要将分区进行格式化,以成为操作系统能够利用的文件系统格式。传统的磁盘与文件系统的应用中,一个分区只能够被格式化成一个文件系统,所以我们可以说一个文件系统就是一个分区。
操作系统的文件数据除文件内容外,通常还有非常多的属性,Linux的文件权限(rwx)与文件属性(所有者,群组,时间参数等)。文件系统通常会将这两部分数据分别存放在不同的块,权限与属性放置到inode中,至于实际数据则放置在data block 块中。另外还有一个超级块(super block)会记录整个文件系统的整体信息,包括inode与block总量、使用量、剩余量,以及文件系统的格式与相关信息等。
inode:记录文件的属性,一个文件占用一个inode,同事记录文件的数据所在的block号码。
block:实际记录文件的内容,若文件太大时,会占用多个block。
由于每个inode与block都有编号,而每个文件都会占用一个inode,inode内则有文件数据放置的block号。因此,如果能找到文件的inode的话,那么自然就会知道这个文件所放置数据的block号码,也就能够独出该文件的实际数据。
如图,假设某一个文件的权限与属性数据放置到inode 4号下(小方格)而这个inode记录了文件数据的实际放置点为2,7,13,15这4个block号码,此时我们的操作系统就能够据此来排列磁盘的阅读顺序,可以一下子将4个block内容读出来。
二、Linux系统的ext2文件系统
文件系统一开始就将inode和block规划好了,除非重新格式化(或者利用resize2fs命令更改文件系统的大小)否则inode与block固定后就不会再变动了。为了方便管理,ext2
文件系统在格式化时基本是区分为多个块组的。每个块组都有独立的inode/block/super block系统。
文件系统最前面有一个启动扇区,这个启动扇区可以安装移动装载程序,这样我们就能将不同的引导装载程序安装到个别的文件系统最前端,而不用覆盖整块硬盘唯一的MBR,这样也才能制作出多重引导的环境。
data block
用来放置文件内容的地方,在ext2
文件系统中所支持的block的大小有1KB,2KB,4KB,在格式化的时候大小就固定了,每个block内最多只能放置一个文件的数据,如果文件大于一个block的大小,则一个文件会占用多个block数量,若文件小于block,则该block的剩余空间就不能再被使用了。block 的大小而产生的ext2文件系统限制:
inode table (table 表格)
inode记录的文件数据至少有:
- 该文件的访问模式:(rwx)
2)该文件的所有者与组(ower/group)
3)该文件的大小
4)该文件创建或状态改变的时间(ctime)
5)最近一次读的时间(atime)
6)最近修改的时间(mtime)
7)该文件的特征的标志(flag)
8)该文件真正内容的指向(pointer)
而又这么强大功能的inode的大小固定为每个128B。
inode除了文件权限属性记录区域外,还有12个直接,1个间接,一个双间接与一个三间接记录区。12个直接指向号码的对照,这12个记录就能够直接取得block号码,至于所谓的间接就是再拿一个block来当作block号码的记录区,如果文件太大,就会使用间接的block来记录编号。同理,如果文件持续长大,那么就复用所谓的双间接,第一个仅再指出下一个记录编号的block在哪里,实际记录在第二个block当中。依此类推,三间接就是复用第三层block来记录编号。
Super block
Super block是非常重要的,因为文件系统的基本信息都写在这里,一个文件系统应该仅有一个super block而已。它记录的信息主要有
1、block与inode总量;
2、未使用与已使用的inode、block数量;
3、block与inode的大小;
4、文件系统的挂载时间、最近一次写入数据的时间,最近一次检验磁盘的时间等文件系统的相关信息;
5、一个validbit数值,若此文件系统已挂载,则validbit为0,若未挂载,则validbit为1;