Linux下對(duì)superblock的理解

惡之一眉 2012-03-22

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對(duì)superblock的理解

對(duì)superblock的理解首先從partition structure的結(jié)構(gòu)開(kāi)始：

1、首先了解下block，對(duì)于ext2(ext3)文件系統(tǒng)而言，硬盤(pán)分區(qū)首先被劃分為一個(gè)個(gè)的block，同一個(gè)ext2文件系統(tǒng)上的每個(gè)block大小都是一樣的。但是對(duì)于不同的ext2文件系統(tǒng)，block的大小可以有區(qū)別。典型的block大小是1024 bytes或者4096 bytes。這個(gè)大小在創(chuàng)建ext2、ext3文件系統(tǒng)的時(shí)候被決定，mkfs –t ext2/3 –b xx就可以設(shè)定塊大小了！一個(gè)硬盤(pán)分區(qū)上的block計(jì)數(shù)是從0開(kāi)始的，總的來(lái)說(shuō)，block這個(gè)概念好理解。
2、理解了block的概念后，接著就是對(duì)block group的理解，硬盤(pán)分區(qū)上所有的block被聚在一起分成幾個(gè)大的block group。其中每個(gè)block group中有多少個(gè)block是固定的。從上面的圖可以看出來(lái)！每個(gè)block group都相對(duì)應(yīng)一個(gè)group descriptor，每個(gè)group descriptor當(dāng)中有幾個(gè)重要的block指針，指向block group中的inode table、block bitmap和inode bitmap。
以上三個(gè)結(jié)構(gòu)記載了其所屬block group的許多信息。
3、下面就是對(duì)super block的理解了
Super block即為超級(jí)塊，它是硬盤(pán)分區(qū)開(kāi)頭——開(kāi)頭的第一個(gè)byte是byte 0，從 byte 1024開(kāi)始往后的一部分?jǐn)?shù)據(jù)。由于 block size最小是 1024 bytes，所以super block可能是在block 1中（此時(shí)block 的大小正好是 1024 bytes）
超級(jí)塊中的數(shù)據(jù)其實(shí)就是文件卷的控制信息部分，也可以說(shuō)它是卷資源表，有關(guān)文件卷的大部分信息都保存在這里。例如：硬盤(pán)分區(qū)中每個(gè)block的大小、硬盤(pán)分區(qū)上一共有多少個(gè)block group、以及每個(gè)block group中有多少個(gè)inode。
對(duì)于super block的結(jié)構(gòu)和涵義可以通過(guò)查看/usr/include/linux/ext3_fs.h文件：
通過(guò)set number:
386 struct ext3_super_block {
386 struct ext3_super_block {
387 /*00*/  __le32  s_inodes_count;       /* Inodes count */
388       __le32  s_blocks_count;       /* Blocks count */
389       __le32  s_r_blocks_count;    /* Reserved blocks count */
390       __le32  s_free_blocks_count; /* Free blocks count */
391 /*10*/  __le32  s_free_inodes_count; /* Free inodes count */
392       __le32  s_first_data_block;    /* First Data Block */
393       __le32  s_log_block_size;    /* Block size */
394       __le32  s_log_frag_size;       /* Fragment size */
395 /*20*/  __le32  s_blocks_per_group;    /* # Blocks per group */
396       __le32  s_frags_per_group;    /* # Fragments per group */
397       __le32  s_inodes_per_group;    /* # Inodes per group */
398       __le32  s_mtime;             /* Mount time */
399 /*30*/  __le32  s_wtime;             /* Write time */
400       __le16  s_mnt_count;          /* Mount count */
401       __le16  s_max_mnt_count;       /* Maximal mount count */
402       __le16  s_magic;             /* Magic signature */
403       __le16  s_state;             /* File system state */
404       __le16  s_errors;             /* Behaviour when detecting errors */
405       __le16  s_minor_rev_level;    /* minor revision level */
406 /*40*/  __le32  s_lastcheck;          /* time of last check */
407       __le32  s_checkinterval;       /* max. time between checks */
408       __le32  s_creator_os;          /* OS */
409       __le32  s_rev_level;          /* Revision level */
410 /*50*/  __le16  s_def_resuid;          /* Default uid for reserved blocks */
411       __le16  s_def_resgid;          /* Default gid for reserved blocks */

super block的幾個(gè)重要成員

1、Magic 簽名

　　對(duì)于ext2和ext3文件系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這個(gè)字段的值應(yīng)該正好等于0xEF53。如果不等的話，那么這個(gè)硬盤(pán)分區(qū)上肯定不是一個(gè)正常的ext2或ext3文件系統(tǒng)。

2、s_log_block_size

　　從這個(gè)字段，我們可以得出真正的block的大小。我們把真正block的大小記作B，B=1 << s_log_block_size + 10)，單位是bytes。舉例來(lái)說(shuō)，如果這個(gè)字段是0，那么block的大小就是 1024bytes，這正好就是最小的block大?。蝗绻@個(gè)字段是2，那么block大小就是4096 bytes。從這里我們就得到了block的大小這一非常重要的數(shù)據(jù)。

3、s_blocks_count和s_blocks_per_group

　　通過(guò)這兩個(gè)成員，我們可以得到硬盤(pán)分區(qū)上一共有多少個(gè)block group，或者說(shuō)一共有多少個(gè)group descriptors

　　s_blocks_count記錄了硬盤(pán)分區(qū)上的block的總數(shù)，而 s_blocks_per_group記錄了每個(gè)group中有多少個(gè)block。顯然，文件系統(tǒng)上的block groups數(shù)量，我們把它記作G，G=(s_blocks_count-s_first_data_block- 1)/s_blocks_per_group+1。為什么要減去s_first_data_block，因?yàn)閟_blocks_count是硬盤(pán)分區(qū)上全部的block的數(shù)量，而在s_first_data_block之前的block是不歸block group管的，所以當(dāng)然要減去。最后為什么又要加一，這是因?yàn)槲舶蜕峡赡芏喑鰜?lái)一些block，這些block我們要把它劃在一個(gè)相對(duì)較小的group 里面。

4、s_inodes_per_group

　　s_inodes_per_group記載了每個(gè)block group中有多少個(gè)inode。在從已知的inode號(hào)，讀取這個(gè)inode數(shù)據(jù)的過(guò)程中，s_inodes_per_group起到了至關(guān)重要的作用。

　　用我們得到的inode號(hào)數(shù)除以s_inodes_per_group，我們就知道了我們要的這個(gè)inode是在哪一個(gè)block group里面，這個(gè)除法的余數(shù)也告訴我們，我們要的這個(gè)inode是這個(gè)block group里面的第幾個(gè)inode；然后，我們可以先找到這個(gè)block group的group descriptor，從這個(gè)descriptor，我們找到這個(gè)group的inode table，再?gòu)膇node table找到我們要的第幾個(gè) inode，再以后，我們就可以開(kāi)始讀取inode中的用戶數(shù)據(jù)了。這個(gè)公式是這樣的：

　　block_group = (ino - 1) / s_inodes_per_group。這里ino就是我們的inode號(hào)數(shù)

　　offset = (ino - 1) % s_inodes_per_group，這個(gè)offset就指出了我們要的inode是這個(gè)block group里面的第幾個(gè)inode。

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來(lái)自：惡之一眉 > 《System Administration》

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