Inode构建的Ext3文件树

Inode构建的Ext3文件树

如何入手才能更好的理解一个文件系统呢？个人认为首先应该从文件系统在磁盘上的元数据分布入手，其次再看文件系统的软件实现，例如内存中的结构以及元数据操作方式等等。这里我想通过ext3在磁盘上的元数据信息来认识一下ext3文件树。

考虑一下，如果想要实现一个文件系统，我们需要在磁盘上存储哪些基本要素？通过何种方式组织起文件与目录之间的关系？如何管理实际的物理资源块？在ext3文件系统中，inode这个数据结构承担了重要角色，组织起了整个ext3文件系统框架。另外，在ext3文件系统中采用物理资源分组管理的办法，并采用bitmap位图信息描述物理块被使用情况。

文件系统在磁盘上的数据分布如下图所示：

Ext3采用块组的方式组织所有的物理磁盘空间，superblock和block set description信息可以采用稀疏存储的方式在块组中保存。每个块组中有两个最重要的成员：

1，inode块及其bitmap。Inode Bitmap用于描述这个块组中inode资源块的使用情况，blk for inodes是用来存储inode的资源块。需要分配一个inode时，文件系统需要将对应的bitmap置位。

2，blks块及其bitmap。在每个块组中绝大部分的空间被数据资源块占有，并且采用block bitmap对其使用情况进行描述。需要分配一个资源块时，文件系统需要将对应的bitmap置位。

Inode是ext3文件系统的纽带，其采用何种方式将文件系统表述出来的呢？ 下图说明了采用inode建立的文件系统树。

在ext3文件系统中，必须有一个root inode，该inode在磁盘上的位置是固定的，在文件系统启动的时候，root inode是文件系统的入口。Root inode描述的是一个目录项，即其指向的数据块中存储着目录项。每个目录项会指向下一个inode，如果目录项描述的是一个普通文件，那么下一个inode会分配物理块，并且将文件数据存储到物理块中；如果目录项描述的是下一级目录，那么，下一个inode分配的block中会存储下一级目录的目录项。通过inode和目录项，ext3构建起了一颗庞大的文件树。

一旦脑海中拥有以inode为基础的文件树之后，阅读分析ext3的软件实现代码就相对容易了。另外，如果我们想要做ext3的文件系统数据恢复，那么我们也需要理解这样一颗文件树，以及数据结构的详细定义。