ext2文件系统的数据结构，带你走进EXT文件系统族-Ext2文件系统

ext2文件系统的数据结构，带你走进EXT文件系统族-Ext2文件系统超级块超级块：超级块是文件系统的核心结构，保存了文件系统所有的特征数据。内核在装载文件系统时，最先看到的就是超级块的内容。使用ext2_super_block结构定义超级块。

一、学习内容

1.Ext2物理结构
2.Ext2数据结构
3.Ext2文件系统操作

二、Ext2物理结构

Ext2第二代扩展文件系统（Second extended Filesystem），是linux内核使用的文件系统
Ext2文件系统特性：
1.磁盘块分为组
2.支持快速符号链接
3.在启动时支持对文件系统的状态进行自动的一致性检查
4.Ext2索引节点中引入新的字段（块、删除逻辑、日志）
必须建立各种结构（在内核中定义为C语言数据类型），来存放文件系统的数据，包括文件内容、目录层次结构的表示、相关的管理数据（如访问权限与用户和组的关联），以及用于管理文件系统内部信息的元数据。这些对从块设备读取数据进行分析而言，都是必要的。这些结构的持久副本显然需要存储在硬盘上，这样数据再两次会话之间不会丢失。下一次启动重新激活内核时，数据仍然时可用的。因为硬盘和物理内存的需求不同，同一数据结构通常会有两个版本，一个用在磁盘上的持久存储，另一个用在内存中的处理。
Ext2文件系统专注于高性能
1.支持可变块长，使得文件系统能够处理预期的应用；
2.快速符号链接，如果链接目标的路径足够短，则将其存储在inode自身中；
3.将扩展能力集成到设计当中，从旧版本迁移到新版本时，无需重新格式化和重新加载硬盘；
4.Ext2有一个非常大的有点（与现代文件系统相比，Ext2文件系统的代码非常紧凑，使用不到10000行代码就足以实现了）。
块（block）的两个含义
1.有些文件系统存储在面向块的设备上，与设备之间的数据传输都以块为单位进行，不会传输单个字符。
2.Ext2文件系统是一种基于块的文件系统，他将硬盘分为若干块，每个块的长度都相同，按块管理元数据和文件内容。
块组
块组是该文件系统的基本成分，容纳文件系统其他结构，每个文件系统都由大量块组成，直接在硬盘上相继排列。
块组是Ext2文件系统的核心要素。块组是该文件系统的基本成分，容纳了文件系统的其他结构。

为什么Ext2文件系统允许这样浪费空间？有两个原因，可以证明提供额外的空间的做法是正确的。
1.如果系统崩溃破坏的超级块，有关文件系统结构和内容所有信息都会丢失。如果有冗余的副本，该信息是可能恢复的。
2.通过使文件和管理数据尽可能的接近，减少磁头寻道和旋转，这可以提高文件系统的性能。
超级块：用于存储文件系统自身元数据的核心结构，内核只使用第一个块组的超级块读取文件系统的元信息。
块描述符：包含的信息反映文件系统各个块组的状态，比如：块组中空闲块和inode数目，每个块组都包含了文件系统中所有块组的组描述符信息。
indoe表：包含块组中所有的inode，inode用于保存文件系统中与各个文件和目录相关的所有元数据。
数据块：包含文件系统中的文件的有用数据。

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三、EXT2的数据结构

超级块
超级块：超级块是文件系统的核心结构，保存了文件系统所有的特征数据。内核在装载文件系统时，最先看到的就是超级块的内容。使用ext2_super_block结构定义超级块。

/* * structure of the super block */ struct ext2_super_block { __le32 s_inodes_count; /* Inodes count (inode数目)*/ __le32 s_blocks_count; /* Blocks count (块数目)*/ __le32 s_r_blocks_count; /* Reserved blocks count（已分配块的数目） */ __le32 s_free_blocks_count; /* Free blocks count （空闲块数目）*/ __le32 s_free_inodes_count; /* Free inodes count（空闲inode数目） */ __le32 s_first_data_block; /* First Data Block （第一个数据块）*/ __le32 s_log_block_size; /* Block size （块长度）*/ __le32 s_log_frag_size; /* Fragment size （碎片长度）*/ __le32 s_blocks_per_group; /* # Blocks per group （每个块组包含的块数）*/ __le32 s_frags_per_group; /* # Fragments per group （每个块包含的碎片）*/ __le32 s_inodes_per_group; /* # Inodes per group （每个块组的inode数目））*/ __le32 s_mtime; /* Mount time （装载时间）*/ __le32 s_wtime; /* Write time （写入时间）*/ __le16 s_mnt_count; /* Mount count （装载计数）*/ __le16 s_max_mnt_count; /* Maximal mount count （最大装载数）*/ __le16 s_magic; /* Magic signature （魔数，标记文件系统类型）*/ __le16 s_state; /* File system state （文件系统状态）*/ __le16 s_errors; /* Behaviour when detecting errors （检测到错误时的行为）*/ __le16 s_minor_rev_level; /* minor revision level （副修订号）*/ __le32 s_lastcheck; /* time of last check （上一次检查的时间）*/ __le32 s_checkinterval; /* max. time between checks （两次检查允许间隔的最长时间）*/ __le32 s_creator_os; /* OS （创建文件系统的操作系统）*/ __le32 s_rev_level; /* Revision level （修订号）*/ __le16 s_def_resuid; /* Default uid for reserved blocks （能够使用的保留块的默认uid）*/ __le16 s_def_resgid; /* Default gid for reserved blocks （能够使用保留块的默认GID）*/ /* * These fields are for EXT2_DYNAMIC_REV superblocks only. * * Note: the difference between the compatible feature set and * the incompatible feature set is that if there is a bit set * in the incompatible feature set that the kernel doesn't * know about it should refuse to mount the filesystem. * * e2fsck's requirements are more strict; if it doesn't know * about a feature in either the compatible or incompatible * feature set it must abort and not try to meddle with * things it doesn't understand... */ __le32 s_first_ino; /* First non-reserved inode （第一个非保留的inode）*/ __le16 s_inode_size; /* size of inode structure (inode结构的长度)*/ __le16 s_block_group_nr; /* block group # of this superblock （当前超级块所在的块组编号）*/ __le32 s_feature_compat; /* compatible feature set 兼容特性集*/ __le32 s_feature_incompat; /* incompatible feature set 不兼容特性集*/ __le32 s_feature_ro_compat; /* readonly-compatible feature set 只读兼容特性集*/ __u8 s_uuid[16]; /* 128-bit uuid for volume 卷的128位的uuid*/ char s_volume_name[16]; /* volume name 卷名*/ char s_last_mounted[64]; /* directory where last mounted 上次装载的目录*/ __le32 s_algorithm_usage_bitmap; /* For compression 用于压缩*/ /* * Performance hints. Directory preallocation should only * happen if the EXT2_COMPAT_PREALLOC flag is on. */ __u8 s_prealloc_blocks; /* Nr of blocks to try to preallocate（试图预分配的块数）*/ __u8 s_prealloc_dir_blocks; /* Nr to preallocate for dirs 试图为目录预分配的块数*/ __u16 s_padding1; /* * Journaling support valid if EXT3_FEATURE_COMPAT_HAS_JOURNAL set. */ __u8 s_journal_uuid[16]; /* uuid of journal superblock */ __u32 s_journal_inum; /* inode number of journal file */ __u32 s_journal_dev; /* device number of journal file */ __u32 s_last_orphan; /* start of list of inodes to delete */ __u32 s_hash_seed[4]; /* HTREE hash seed */ __u8 s_def_hash_version; /* Default hash version to use */ __u8 s_reserved_char_pad; __u16 s_reserved_word_pad; __le32 s_default_mount_opts; __le32 s_first_meta_bg; /* First metablock block group */ __u32 s_reserved[190]; /* Padding to the end of the block */ };