第11章 EXT2文件系统

11.1 EXT2文件系统

多年来，Linux一直将EXT2作为默认文件系统。EXT3是EXT2的扩展。EXT3中增加的主要内容是一个日志文件，他将文件系统的变更记录在日志中。日志可在文件系统崩溃时更快地从错误中恢复。没有错误的EXT3文件系统与EXT2文件系统相同。EXT3的最新扩展时EXT4。EXT4的主要变化是磁盘块的分配。在EXT4中，块编号为48位。EXT4是分配连续的磁盘块，称为区段。
我们的重点是论述文件系统设计和实现的原则，强调简单性以及与Linux的兼容性。我们选择EXT2文件系统。

11.2 EXT2文件系统数据结构

11.2.1 通过mkfs创建虚拟磁盘

在Linux下，命令

mke2fs [-b blksize -N ninodes] device nblocks

在设备上创建一个带有nblocks个块（每个块大小为blksize字节）和ninodes个索引节点的EXT2文件系统。设备可以是真实设备，也可以是虚拟磁盘文件。如果未指定blksize，则默认块大小为1KB。
举例：

dd if=/dev/zero of=vdisk bs=1024 count=1440
mke2fs vdisk 1440

可在一个名为vdisk的虚拟磁盘文件上创建一个EXT2文件系统，有1440个大小为1KB的块。

11.2.2 虚拟磁盘布局

Block#0：引导块 B0是引导块，文件系统不会使用它。它用来容纳一个引导程序，从磁盘引导操作系统。

11.2.3 超级块

Block#1：超级块（在硬盘分区中字节偏移量为1024）B1是超级块，用于容纳整个文件系统的信息。

11.2.4 块组描述符

Block#2：块组描述符块（硬盘上的s_first_data_block+1）EXT2将磁盘块分成几个组。每个组有8192个块（硬盘上的大小为32K）。每组用一个块组描述符结构体来描述。

11.2.5 块和索引节点位图

Block#8：块位图（Bmap）（bg_block_bitmap）位图用来表示某种项的位序列，例如：磁盘块或索引节点。位图用于分配和回收项。
Block#9：索引节点位图（bg_inode_bitmap）一个索引节点就是用来表示一个文件的数据结构。EXT2文件系统是使用有限数量的索引节点创建的。各索引节点的状态用B9的Imap中的一个位表示。

11.2.6 索引节点

Block#10：索引（开始）节点（bg_inode_table）每个文件都用一个128字节（EXT4中是256字节）的唯一索引节点结构体表示。

i_block[15]数组包含指向文件磁盘块的指针，这些磁盘块有：

• 直接块：i_block[0]至i_block[11]指向直接磁块盘
• 间接块：i_block[12]指向一个包含256个块编号的磁盘块，每个块编号指向一个磁盘块
• 双重间接块：i_block[13]指向一个指向256个块的块，每个块指向256个磁盘块
• 三重间接块：i_block[14]对于小型EXT2文件可忽略

11.2.7 数据块

紧跟在索引节点块后面的是文件存储数据块。

11.2.8 目录条目

目录包含dir_entry结构，即

struct ext2_dir_entry_2{
    u32 inode;
    u16 rec_len;
    u8 name_len;
    u8 file_type;
    char name[EXT2_NAME_LEN];
};

dir_entry是一种可扩充结构。