笔记
第十一章 EXT2文件系统
EXT2文件系统
The Second Extended File System (ext2)文件系统是Linux系统中的标准文件系统，是通过对Minix的文件系统进行扩展而得到的，其存取文件的性能极好。 在ext2文件系统中，文件由inode（包含有文件的所有信息）进行唯一标识。
EXT2文件系统数据结构
通过mkfs创建虚拟键盘
在Linux下，命令：
mke2fs [-b blksize -N ninodes] device nblocks
虚拟磁盘布局
- Block#0：引导块，文件系统不使用它，用于容纳从磁盘引导操作系统的引导程序。
- Block#1：超级块，用于容纳关于整个文件系统的信息。
- Block#2：块组描述符块，EXT2将磁盘分成几个组（每组8192块），每组用一个块组描述符结构体描述。
- Block#8：块位图，用来表示某种项的位序列。
- Block#9：索引节点位图，用来代表一个文件的数据结构。
- Block#10：索引节点，每个文件都用一个128字节（EXT4的是256字节）的独特索引节点结构体表示。
- 直接块：i_block[0]至i_block[11]指向直接磁盘块
- 间接块：i_block[12]指向一个包含256个块编号的磁盘块
- 双重间接块：i_block[13]指向一个指向256个块的块
- 重间接块：i_block[14]，对于“小型”EXT2文件系统可以忽略
- 数据块紧跟在索引节点块后面的是文件存储数据块
- 目录条目：包含dir_entry，dir_entry是一种可扩充结构。
邮差算法
Linear_address LA = N*block + house;
Block_address BA = (LA / N, LA % N);
C语言中的Test-Set-Clear位
- 最小的可寻址单元是一个字符或字节。
将索引节点号转换为磁盘上的索引节点
- 在EXT2文件系统中，每个文件都有一个唯一的索引节点结构。在文件系统磁盘上，索引节点从inode_table块开始。
- 每个磁盘块包含：
INODES_PER_BLOCK = BLOCK_SIZE/sizeof(INODE)
示例：
- 显示超级块
- 显示位图
- 显示根索引节点
- 显示目录条目
遍历EXT2文件系统树
遍历算法
- （1）读取超级块。
- （2）读取块组描述符块(1 + s_first_data_block),以访问组0描述符。
- （3）读取InodeBeginBlock，获取/的索引节点，即INODE#2。
- （4）将路径名标记为组件字符串，假设组件数量为n。
- （5）从（3）中的根索引节点开始，在数据块中搜索name[0]。
- （6）使用索引节点号ino来定位相应的索引节点
- （7）由于（5）~（6）步将会重复n次，所以最好编写一个搜索函数
将路径名转换为索引节点
已知一个包含EXT2文件系统和路径名的设备：
INODE *path2inode(int fd, char *pathname) // assume fd=file descriptor
显示索引节点磁盘块
- 编写一个C程序showblock，可打印文件的所有磁盘块。
EXT2文件系统的实现
文件系统的结构
- （1）是当前运行进程的PROC结构体
- （2）是文件系统的根指针
- （3）是一个openTable条目
- （4）是内存索引节点
- （5）是已挂载的文件系统表
文件系统的级别
文件系统的实现分为三个级别：
- 第1级别实现了基本文件系统树
- 第2级别实现了文件内容读/写函数
- 第3级别实现了文件系统的挂载、卸载和文件保护
基本文件系统
- type.h：包含了超块、组描述符、索引节点、目录条目结构；打开文件表、挂载表、PROC结构体和文件系统常数
- global.c：包含文件系统全局变量
- 实用程序函数：get_block/put_block函数、iget(dev,ino)函数、The iput(INODE *mip)函数、getino()函数
- mount-root.c：用于挂载根文件系统
1级文件系统函数
- mkdir算法：创建一个带路径名的新目录
- create算法：创建一个空的普通文件
- rmdir算法：删除目录
- link算法：创建从new_file到old_file的硬链接（只能用于普通文件，不能用于目录）
- unlink算法：取消文件链接
- sylink算法：创建一个从新文件到旧文件的符号链接
- readlink算法：读取符号文件的目标文件名并返回目标文件名的长度
2级文件系统函数
- open算法：打开一个文件进行读或写
- lseek算法：将打开的文件描述符在OFT中的偏移量设置为从文件开头开始或当前位置开始的字节位置
- close算法：关闭文件描述符
- read系统调用：将n个字节从打开的文件描述符读入用户空间的缓冲区
- write系统调用：将n个字节从用户空间的缓冲区写入打开的文件描述符
- opendir-readdir
3级文件系统函数
- 挂载算法：
挂载操作命令mount filesys mount_point可将某个文件系统挂载到mount_point目录上- 卸载算法：将挂载的文件系统与挂载点分开
- 交叉挂载点：修改getino(pathname)函数，来支持交叉挂载点
- 文件保护：通过文件索引节点中的权限位实现文件保护
- 实际uid和有效uid：每个进程都有一个实际uid和一个有效uid
- 文件锁定：文件锁定机制允许进程对一个文件或文件的某些部分设置文件锁，以防止在更新文件时出现竞态条件
问题和解决思路：
问题：EXT2fs.h头文件安装失败：
解决思路：
根据此网址方法即可：https://developer.aliyun.com/article/842521
实践内容与截图，代码链接：
尝试使用df：
