《LINUX實戰(zhàn)：Linux文件系統(tǒng)結(jié)構》要點：
本文介紹了LINUX實戰(zhàn)：Linux文件系統(tǒng)結(jié)構，希望對您有用。如果有疑問，可以聯(lián)系我們。

磁盤是由若干扇區(qū)組成,每個扇區(qū)有512B(將磁盤存儲區(qū)扇區(qū)化是為了更好的管理磁盤).又由若干個扇區(qū)組成一個塊(ext2默認是由8個扇區(qū)組成一個塊,即4kb,這里為了簡化說明,就把2個扇區(qū)組成一個塊,即1kb).由圖知,將磁盤分成若干個分區(qū),每個分區(qū)由若干個塊組成.

• 自舉塊(boot block)：占用1 block；主要存儲分區(qū)的操作系統(tǒng)類型、分區(qū)起始地址；pc聯(lián)盟規(guī)定的大小,和各個文件系統(tǒng)無關；每個分區(qū)只有一個；
• 超級塊：占用1 block；存儲分區(qū)操作系統(tǒng)版本、塊大小、文件系統(tǒng)；
• 塊組描述表(GDT)：占用3 block；存儲一個塊組的描述信息；
• 塊位圖(block bitmap)：占用1 block;每個比特位表示一個數(shù)據(jù)塊是否被標記使用；1：已使用,0：未使用；
• inode 位圖(inode bitmap)：占用1 block;每一個比特位表示一個inode節(jié)點.1：已使用,0：未使用；
• inode節(jié)點：占用128B；分為文件屬性部分和數(shù)據(jù)指針部分；數(shù)據(jù)指針占用60B,長度為15的指針數(shù)組；每個數(shù)據(jù)塊的大小是1 block,那么15個指針最多只能維護15*1K個文件大小,顯然,文件大小的上限太小了.所以文件系統(tǒng)通過三級間接尋址的方式來提高文件大小的上限.塊大小若以1 block計算,文件大小的上限為16G,若以4 block為塊大小,那文件大小的上限超過了1T；ext4文件系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)指針有256B,那文件大小上限就非常大了；
• 數(shù)據(jù)塊：存儲文件的內(nèi)容；

三級間接尋址策略

三級間接尋址圖

將數(shù)據(jù)指針數(shù)組命名為data數(shù)組.文件系統(tǒng)中,將data[12]進行一級間接尋址.即：將data[12] 指針指向的數(shù)據(jù)塊,轉(zhuǎn)化為一個更大的指針數(shù)組,長度為1024/4=256.在將這個更大的指針數(shù)組的分別數(shù)指向256個數(shù)據(jù)塊；data[13]進行二級間接尋址,data[14] 進行三級間接尋址.都和一級間接尋址同理.

目錄文件

數(shù)據(jù)塊存儲內(nèi)容

數(shù)據(jù)塊中存儲的是一條一條的記錄項,每條記錄項都由文件名、indoe編號、記錄長度(該記錄項首地址到下一條記錄項的首地址的長度).每一個記錄項便是該目錄下“l(fā)s -a”的結(jié)果.

普通文件結(jié)構

由圖可以看出,每個inode節(jié)點可以對應多個數(shù)據(jù)塊,和上文在分析inode節(jié)點的內(nèi)容一致.然后,若干個目錄塊中的記錄項指向每個inode節(jié)點,通過inode節(jié)點中鏈接數(shù)這個數(shù)據(jù)成員來標識指向其的記錄項個數(shù),這便是硬鏈接.當然,這些目錄塊都是目錄文件的數(shù)據(jù)塊；

目錄文件結(jié)構

由上圖知,inode節(jié)點在文件系統(tǒng)中被維護成了結(jié)構體數(shù)組,inode編號為數(shù)組的下標；2549號i節(jié)點是1267號i節(jié)點的子目錄,因為1267號i節(jié)點的數(shù)據(jù)塊中有2549號i節(jié)點的記錄項；“.”目錄文件和 “..”目錄文件都是硬鏈接.

從以上分析能夠得出結(jié)論：所有的目錄塊都是不同目錄文件的數(shù)據(jù)塊.

文件創(chuàng)建和查詢過程

執(zhí)行命令：mkdir /home/aaron/a.c

(1)通過塊位圖區(qū)找到空閑的數(shù)據(jù)塊,存放a.c中的內(nèi)容
(2)通過inode位圖區(qū)找到空閑的inode節(jié)點塊,生成相應的inode節(jié)點
(3)在aaron目錄文件的數(shù)據(jù)塊中添加一條a.c的記錄項

執(zhí)行命令：vim /home/aaron/a.c

(1)找到inode編號為2的inode節(jié)點,
(2)遍歷根目錄文件的數(shù)據(jù)塊中的記錄項,匹配aaron記錄項,獲取其inode編號
(3)通過aaron目錄文件的inode編號,找到aaron文件對應的數(shù)據(jù)塊
(4)遍歷aaron文件的數(shù)據(jù)塊中的記錄項,匹配a.c記錄項.同理,找到對應的a.c的數(shù)據(jù)塊.用vim打開相應文件

• unix和Linux系統(tǒng)是通過文件名來對應inode節(jié)點號,從而找到對應的數(shù)據(jù)塊,完成文件查詢的過程
• inode節(jié)點中沒有文件名便是因為基于這種定位文件位置的機制

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