Linux操作系统系列之文件系统

Linux操作系统系列之文件系统

　　烈火网(LieHuo.Net)教程 Linux 分区以柱面划分，且必须格式化成 Linux 标准文件系统 (ext2/ext3 等) 才能使用。通常来说，每个分区只能格式化为一个文件系统。

　　尽管硬盘的最小存储单位是扇区，但对于文件系统而言，扇区的读写效率过低，因此以 n 个扇区为一个块 (Block)，这是文件系统的最小存储单位，当前支持 1024/2048/4096 三种大小的块。当分区存储大文件时，大的块有助于提高读写效率。以 10MB 文件为例，扇区是 512 字节，需要读取 (I/O) 20480 次，而对于 4096 字节的块而言只需 2560 次。但也正因为块是最小存储单位，对于众多的小文件来说，存储空间浪费也就非常严重。即便文件小于块，其剩余空间也是无法继续使用的。

　　1. EXT2 文件系统结构

　　在 EXT2 文件系统中，文件存储分为 Inode 和数据块两部分。inode 中存储了文件元数据(metadata 文件属性)信息和块指针(指向数据块位置)，数据块中存储了文件内容数据。整个分区被划分为 n 个块组 (Block Group)，每个块组又划分为多个区域。

　　Super Block: 超级块，记录文件系统信息，包括块和 inode 总量、使用情况等等。

　　Group Description: 组描述，记录块组信息。

　　Block Bitmap: 块位图，记录块使用状态，用于分配和回收数据块。

　　Inode Bitmap: Inode 位图，记录 Inode 使用状态，用于分配和回收 Inode。

　　Inode Table: Inode 表，存储 Inode。

　　Data Blocks: 数据块。

　　可以用 dumpe2fs 查看分区的相关信息

　　yuhen@yuhen-desktop:~$ sudo dumpe2fs /dev/sda1

　　Filesystem magic number: 0xEF53

　　Filesystem revision #: 1 (dynamic)

　　Filesystem OS type: Linux

　　Inode count: 498736

　　Block count: 1994060

　　Reserved block count: 99703

　　Free blocks: 1333369

　　Free inodes: 381040

　　First block: 0

　　Block size: 4096

　　Fragment size: 4096

　　Reserved GDT blocks: 486

　　Blocks per group: 32768

　　Fragments per group: 32768

　　Inodes per group: 8176

　　Inode blocks per group: 511

　　Filesystem created: Sun Jul 19 14:03:01 2009

　　Last mount time: Wed Jul 29 11:21:01 2009

　　Last write time: Wed Jul 29 11:21:01 2009

　　First inode: 11

　　Block size: 4096

　　Inode size: 256

　　... ...

　　Group 0: (Blocks 0-32767)

　　Primary superblock at 0, Group descriptors at 1-1

　　Reserved GDT blocks at 2-487

　　Block bitmap at 488 (+488), Inode bitmap at 489 (+489)

　　Inode table at 490-1000 (+490)

　　1172 free blocks, 8161 free inodes, 2 directories

　　Free blocks: 19992, 20034-20035, 20037-20043, 31605-31606, 31608-32767

　　Free inodes: 16-8176

　　Group 1: (Blocks 32768-65535)

　　Backup superblock at 32768, Group descriptors at 32769-32769

　　Reserved GDT blocks at 32770-33255

　　Block bitmap at 33256 (+488), Inode bitmap at 33257 (+489)

　　Inode table at 33258-33768 (+490)

　　20522 free blocks, 4056 free inodes, 175 directories

　　Free blocks: 33771-33773, 34053-34062, 34107-34136, 34141, ...

　　Free inodes: 11956-11957, 11965, 11984, 11988, 11991, 11998, ...

　　Group 2: (Blocks 65536-98303)

　　Block bitmap at 65536 (+0), Inode bitmap at 65537 (+1)

　　Inode table at 65538-66048 (+2)

　　17487 free blocks, 5021 free inodes, 724 directories

　　Free blocks: 67305-67307, 67309, 68035, 68043-68044, 70506-70514, ...

　　Free inodes: 19508-24528

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