block、inode、superblock详解

Ext2 文件系统

block

• 原则上，block 的大小与数量在格式化完就不能够再改变了(除非重新格式化)；
• 每个 block 内最多只能够放置一个文件的数据；
• 承上，如果文件大于 block 的大小，则一个文件会占用多个 block 数量；
• 承上，若文件小于 block ，则该 block 的剩余容量就不能够再被使用了(磁盘空间会浪费)。

inode

记录的文件数据至少有底下这些：

• 该文件的存取模式(read/write/excute)；
• 该文件的拥有者与群组(owner/group)；
• 该文件的容量；
• 该文件创建或状态改变的时间(ctime)；
• 最近一次的读取时间(atime)；
• 最近修改的时间(mtime)；
• 定义文件特性的旗标(flag)，如 SetUID...；
• 该文件真正内容的指向 (pointer)；

inode 的数量与大小也是在格式化时就已经固定了， inode 还有以下特点：

• 每个 inode 大小均固定为 128 bytes；
• 每个文件都仅会占用一个 inode 而已；
• 承上，因此文件系统能够创建的文件数量与 inode 的数量有关；
• 系统读取文件时需要先找到 inode，并分析 inode 所记录的权限与用户是否符合，若符合才能够开始实际读取 block 的内容。

Superblock

是记录整个 filesystem 相关信息的地方， 没有 Superblock ，就没有这个 filesystem 了。他记录的信息主要有：

• block 与 inode 的总量；
• 未使用与已使用的 inode / block 数量；
• block 与 inode 的大小 (block 为 1, 2, 4K，inode 为 128 bytes)；
• filesystem 的挂载时间、最近一次写入数据的时间、最近一次检验磁盘 (fsck) 的时间等文件系统的相关信息；
• 一个 valid bit 数值，若此文件系统已被挂载，则 valid bit 为 0 ，若未被挂载，则 valid bit 为 1 。

Superblock 是非常重要的，因为文件系统的基本信息都写在这里， superblock 的大小为 1024bytes，此外，每个 block group 都可能含有 superblock ！事实上除了第一个 block group 内会含有 superblock 之外，后续的 block group 不一定含有 superblock ， 而若含有 superblock 则该 superblock 主要是做为第一个 block group 内 superblock 的备份咯，这样可以进行 superblock 的救援。

Filesystem Description (文件系统描述说明)

这个区段可以描述每个 block group 的开始与结束的 block 号码，以及说明每个区段 (superblock, bitmap, inodemap, data block) 分别介于哪一个 block 号码之间。

block bitmap (区块对照表)

从 block bitmap 当中可以知道哪些 block 是空的，如果你删除某些文件时，那些文件原本占用的 block 号码就得要释放出来， 此时在 block bitmap 当中相对应到该 block 号码的标志就得要修改成为『未使用中』。

inode bitmap (inode 对照表)

这个其实与 block bitmap 是类似的功能，只是 block bitmap 记录的是使用与未使用的 block 号码， 至于 inode bitmap 则是记录使用与未使用的 inode 号码。