2019-06-03- 磁盘→盘片→磁道→扇区(每个 512 字节)
- ext* 定义文件系统的格式
- inode 与数据块
- 硬盘分为大小相同的单元→块 ( block ), 大小 4K, 扇区的整数倍, 大小在格式化时可配置
- 因此, 存放文件时不用分配连续的空间
- 也因此要为文件建立块索引 + 元数据(名字, 权限, 所属) 信息, 存放于 inode 中
- inode 还维护三个时间: i_atime 访问时间; i_ctime 更改 inode 时间; i_mtime 更改文件时间
- 文件分为多个块, 每个块的位置存放在 inode 的 i_block 中, 共 15 项
- ext2 和 ext3 中, 前 12 项保存块的位置, 若文件较大, 则第十三项指向间接块, 间接块存放剩余数据块的位置; 文件再大, 第 14 项指向两级间接块, 以此类推
- 但上述, 大文件需要访问多个块才能读取到数据
- ext4 引入 Extents 概念, 可以用于存放连续的数据块
- Extents 是树形结构, 每个节点由一个头 ext4_extend_header 来描述节点
- 节点有多个项, 对于叶子节点: 每项直接指向硬盘上的连续块的地址; 分支节点: 每项指向下一层节点
- 文件不大: inode 可放下一个头 + 4 个数据项, eh_depth = 0 表示数据节点
- 文件较大: 除了根节点(存于 inode.i_block 中) , 其他节点都存于一个块中, 4K 能存 340 项, 每项可放 128MB, 总 42.5GB
- inode 位图与块位图
- 要保存数据是, 应放在哪? 全扫一遍效率低
- 用一个块保存 inode 位图, 每一位对应一个 inode, 1→被占用; 同样用一个块保存块位图
- open 再空文件夹下创建文件: do_sys_open→...→lookup_open 再调用 dir_node→i_op_create(ext4_create) 创建文件夹 inode
- 调用 ext4_create→...→__ext4_new_inode 读取 inode 位图, 找到下一个空闲 inode
- 同样用块位图找空闲块
- 文件系统格式
- 一个位图只能表示 2^15 个数据块, 即 128MB
- 一个 inode 位图 + 一个 block 位图, 称为块组, 用数据结构 ext4_group_desc 表示, 里面包含 inode 位图, block 位图和 inode 列表
- 这些块组描述符构成列表, 另外用超级块 ext4_super_block 描述整个文件系统; 第一个块组前 1k 用于启动引导
- 文件系统由引导块 + N 个块组组成; 每个块组由: 超级块 + 块组描述符表 + 块位图 + inode 位图 + inode 列表 + 数据块构成
- 超级块和块组描述符表都是全局信息; 默认超级块和块组描述符表再灭个租客都有备份; 若开启 sparse_super, 则只在固定块组中备份
- 采用 Meta Block Groups 特性, 避免块组表浪费空间, 或限制文件系统的大小
- 将块组分成多个组(元块组) 块组描述符表只保存当前元块组中块组的信息, 并在元块组内备份
- 目录存储格式
- 目录也是文件, 也有 inode, inode 指向一个块, 块中保存各个文件信息, ext4_dir_entry 包括文件名和 inode, 默认按列表存
- 第一项 "." 当前目录; 第二项 ".." 上一级目录
- 可添加索引, 加快文件查找
- 需要改变目录块格式, 加入索引树: 用索引项 dx_entry 保存文件名哈希和块的映射, 若该块不是索引, 则里面保存 ext4_dir_enry 列表, 逐项查找
- 软连接/硬链接的存储
- 链接即文件的别名: ln -s 创建软链接; ln 创建硬链接
- 硬链接与原始文件共用一个 inode, 但不能跨文件系统
- 软链接是一个文件, 有自己的 inode, 该文件内容指向另一个文件, 可跨文件系统展开 13
2019-06-10>>每个 extent 最大能表示 128MB 的数据。
疑问：ee_len大小为16bit，最大能表示2^16 - 1,如果块大小为4K，则一个extent能表示256MB
解惑：ee_len为一个16bit的无符号整数，但是其最高位在预分配特性中用来标识这个extent是否被初始化过了，所有ee_len中可用的位为15bit，最大可表示2^15个连续的块，如果块大小为4K，则一个extent最大能表示128MB作者回复: 赞
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2019-06-01每篇文章有点收获就可以作者回复: 是的是的
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2019-09-16别人的课程是一天能看好几节课，刘老师的课是好几天看一篇，哈哈 3
2019-07-13每次ls的时候，文件夹大小都显示4096，原来是一个块的大小，4k
vim 文件夹 能看到文件夹下的文件列表作者回复: 对的
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2019-06-01为了让人能够保持吃饭、睡觉、思考、劳动这个简单的抽象，需要如此复杂的人体组织结构来支撑。 2
2019-06-01老师，Exents的存储结构的树是红黑树吧作者回复: 这个不是的，这个是硬盘上的。
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2019-05-31老师，您好。相同的文件夹在不同Linux机器上用ls -U得到的顺序也不一样。这是什么原因呢？文件系统如何确定文件夹中不同文件iNode的存储顺序的？作者回复: 创建的顺序也不一样呀。ls没有访问文件的Inode，仅仅访问了文件夹的内容
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2019-11-19请问老师：
1, iops中的每次io操作最大读取的字节数一般是多少呢？
2, 如果一段连续存储的数据，是不是就可以通过一次io就读完呢？
3, 用户态又怎么保证保存数据时效率是最高的呢？ 1
2019-09-17还是不太理解 ext4 的 extends 特性，是文件的数据就存在 extends 的叶子结点中吗？extends 是如何提高文件读取效率的？还有请老师和各位同仁赐教。 1
2019-08-05看完已经不认识"块"这个字了作者回复: 块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块块，哈哈哈
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2019-05-31前几天刚在虹桥关注到这个厕位导航系统, 结果今天就在课上看到了, 有趣有趣!!作者回复: 我当时看了，也是灵机一动
1- 2020-01-30除了根节点，其他的节点都保存在一个块 4k 里面，4k 扣除 ext4_extent_header 的 12 个 byte，剩下的能够放 340 项。求大佬指教这340是怎么算出来的？
2019-12-29git的底层文件设计，是不是也借鉴了ex4的inode和块
2019-12-28请问老师，文件系统的格式那一部分配图中关于Meta Block Group：
Block Group 2 没有块位图
Block Group 63没有超级块，是否刻意这样，多谢！- 2019-12-15查看了inode结构 里面没有文件名字字段哇
2019-11-25摘抄：无论是文件夹还是文件，都有一个 inode。inode 里面会指向数据块，对于文件夹的数据块，里面是一个表，是下一层的文件名和 inode 的对应关系，文件的数据块里面存放的才是真正的数据。- 2019-11-15硬链接既然inode是相同的，那么创建硬链接文件系统做了啥工作呢？
2019-11-06老师，我还有个问题:不管软链接还是硬链接，对于跨磁盘是怎么存储的？会存储硬盘相关信息吗？比如我的服务器有三块硬盘1.2.3，每块硬盘一个区，系统在硬盘1里面。现在我有一个软链接和一个硬链接由硬盘1里面的文件指向硬盘2里面的文件。现由于主板硬盘2的插槽损坏，将硬盘3取下不用了，将硬盘2移动到原硬盘3对应的插槽上。原来的两个链接还有效吗？系统是怎么处理这类情况的。- 2019-11-06老师，有几个疑惑的地方，希望解答:1.是不是整个文件系统的根目录的inode是在一个固定的地方，每次查找一个绝对路径文件都是从根目录开始的。2.每个块组里面的inode是存放在inode位图块后面的一个list。这个list长度是固定的吗？因为如果不是固定的，那个inode位图某一位对应的就可能是数据块，而不是inode了，创建新的inode就可能覆盖数据。如果是固定的，那么如果inode少的时候是不是完成空间浪费？3.一个exents中的节点项是否可以指向另一个不同元块组中的节点4.目录里面使用索引的时候，如果不同的inode哈希值都不一样，岂不是会白白占用很多块来存储inode，每个块就一个inode列表，空间浪费极大？