首先,硬盘要分区,然后格式化从而创建文件系统。
每个分区被格式化创建文件系统会创建3个部分,即inode节点和block块以及super block。block存放实际数据,而inode存放文件的属性,super block记录整个文件系统的整体信息,有多少inode和block,使用量以及使用量等信息;
分区被格式化创建文件系统后,inode和block被创建无法更改,除非重新格式化,当文件系统数量高达Gb时,那么将所有inode和block放在一起不明智了,不易管理。故而就有了块组的概念;
块组:每个块组有独立的inode/block/super block三个部分。
每个块组的数据图:
1、启动扇区:每个文件系统的最前面都有一个启动扇区可以安装引导程序。这样就可以在不同引导程序安装在不同的文件系统中了。而不用覆盖磁盘唯一的MBR,这样可以实现多重引导的环境。
2、block group:格式化时将分区为多个块组,每个块组都有独立的super block、inode、block等块。
1.superblock:是记录整个文件系统相关信息的地方,主要有
block与inode的总量
未使用与已使用的block和inode数量
inode与block的大小,inode是128bytes,block是1024、2048、4096bytes
文件系统的挂载时间、最近一次写入数据时间、检查磁盘的时间
一个validbit数值,已挂载为0,未挂载为1
每个block group中可能都有super block,块组0中必须有一个superblock,用户复制给其他块组并修复使用。同样其他块组中有superblock,也可以救援块组0.
2.组描述:主要记录每个blockgroup的开始与结束块号,以及superblock、数据块位图、索引块位图、inode表、block块的块号。
3.数据块位图:位图是位的序列,用二进制记录块的使用情况,0表示对应块是空闲,1表示对应块是占用。创建文件时会找空的block块记录文件内容,删除文件,其实就是把block位图和inode位图的相关位置成空,相当于不被占用,注意:数据还在,下次创建文件时,覆盖原已清空block位图和inode位图的文件的数据。
4.索引节点位图:位图是位的序列,用二进制记录inode的使用情况,0表示对应块是空闲,1表示对应块是占用。
5.索引节点表:index node,记录文件的属性权限以及该文件实际数据放置在哪些block中的,inode表记录至少如下
该文件的访问模式(read/write/excute)
该文件的拥有者与组
该文件的大小
该文件的创建时间改变时间mtime(内容修改)、最近一次读取的时间atime(访问时间)、最近一次修改的时间ctime(属性权限更改)
该文件真正的指向,即指向哪个block
每个inode有128bytes,ext4默认是256Bytes
每个文件只占用一个inode
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相符合,若符合开始读取实际的block内容
block的大小与数量在格式化后就不可以改变了(除非重新格式化)
每个block中只能存放1个文件数据
当文件数据大于block的大小时,会占用多个block
当文件数据小雨block的大小时,磁盘空间会浪费
inode表需要记录的东西非常多,而每个inode的大小是128bytes。若每个块是4096bytes,每个块才记录32个inode。如果有个文件是500M,记录block需要花4bytes。大概有13万的block号需要记录,系统将inode记录block号码的区域定义了12个直接、1个间接、1个双简介、1个三间接记录区。
6.数据块:用来放置文件的实际数据/目录的内容。支持的大小为1K、2K、4K
使用dumpe2fs命令查看文件系统信息,dumpe2fs - dump ext2/ext3/ext4 filesystem information
语法:dumpe2fs [ -bfhixV ] [ -o superblock=superblock ] [ -o blocksize=blocksize ] device
选项:
-b:打印文件系统中的坏块
-f:强制显示所有信息
-h:只显示超级块信息
实例:
[root@www ~]# df -h Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/sda5 8.0G 2.1G 5.5G 28% / tmpfs 937M 0 937M 0% /dev/shm /dev/sda1 194M 27M 158M 15% /boot /dev/sda2 9.7G 1.5G 7.7G 16% /usr /dev/sdc4 99M 23M 72M 24% /home [root@www ~]# df -i Filesystem Inodes IUsed IFree IUse% Mounted on /dev/sda5 191616 6445 185171 4% / tmpfs 127415 1 127414 1% /dev/shm /dev/sda1 51200 38 51162 1% /boot /dev/sda2 192000 26761 165239 14% /usr [root@www ~]# [root@www ~]# dumpe2fs /dev/sda1 dumpe2fs 1.41.12 (17-May-2010) Filesystem volume name: <none> #列出文件系统的名称<Label>,/etc/fstab中设备名称可以使用这个。我这里是none没有定义名称,可以使用e2label设置Label。 Last mounted on: /boot #挂载点 Filesystem UUID: 2f2da85e-f8c6-450b-bd82-99217ddc1ca4 #设备的UUID,/etc/fstab也可以使用这个挂载 Filesystem magic number: 0xEF53 Filesystem revision #: 1 (dynamic) Filesystem features: has_journal ext_attr resize_inode dir_index filetype needs_recovery extent flex_bg sparse_super huge_file uninit_bg dir_nlink extra_isize Filesystem flags: signed_directory_hash Default mount options: user_xattr acl #默认挂载的参数 Filesystem state: clean #这个文件系统是没有问题的 Errors behavior: Continue Filesystem OS type: Linux Inode count: 51200 # inode总量 Block count: 204800 # block总量 Reserved block count: 10240 # 保留块总量 Free blocks: 171502 # 空闲block总量 Free inodes: 51162 # 空闲inodes总量 First block: 1 Block size: 1024 Fragment size: 1024 Reserved GDT blocks: 256 Blocks per group: 8192 Fragments per group: 8192 Inodes per group: 2048 Inode blocks per group: 256 Flex block group size: 16 Filesystem created: Thu Nov 9 23:11:17 2017 Last mount time: Sat Mar 3 05:57:03 2018 Last write time: Sat Mar 3 05:57:03 2018 Mount count: 26 Maximum mount count: -1 Last checked: Thu Nov 9 23:11:17 2017 Check interval: 0 (<none>) Lifetime writes: 32 MB Reserved blocks uid: 0 (user root) Reserved blocks gid: 0 (group root) First inode: 11 Inode size: 128 #每个inode的大小 Journal inode: 8 #日志inode号 Default directory hash: half_md4 Directory Hash Seed: 0ccc6f7e-bdae-45d8-9a92-6b72b940045c Journal backup: inode blocks Journal features: journal_incompat_revoke 日志大小: 4096k Journal length: 4096 Journal sequence: 0x0000005c Journal start: 1 Group 0: (Blocks 1-8192) [ITABLE_ZEROED] #第一个块组 校验和 0x746b,2008个未使用的inode 主 superblock at 1, Group descriptors at 2-2 保留的GDT块位于 3-258 Block bitmap at 259 (+258), Inode bitmap at 275 (+274) Inode表位于 291-546 (+290) 3785 free blocks, 2010 free inodes, 6 directories, #2008个未使用的inodes 可用块数: 4408-8192 可用inode数: 39-2048 Group 1: (Blocks 8193-16384) [INODE_UNINIT, ITABLE_ZEROED] 校验和 0x2a64,2048个未使用的inode 备份 superblock at 8193, Group descriptors at 8194-8194 保留的GDT块位于 8195-8450 Block bitmap at 260 (+4294959363), Inode bitmap at 276 (+4294959379) Inode表位于 547-802 (+4294959650) 642 free blocks, 2048 free inodes, 0 directories, #2048个未使用的inodes 可用块数: 15743-16384 可用inode数: 2049-4096 Group 2: (Blocks 16385-24576) [INODE_UNINIT, ITABLE_ZEROED] #块组2没有superblock。 校验和 0xd123,2048个未使用的inode Block bitmap at 261 (+4294951172), Inode bitmap at 277 (+4294951188) Inode表位于 803-1058 (+4294951714) 2048 free blocks, 2048 free inodes, 0 directories, #2048个未使用的inodes 可用块数: 22529-24576 可用inode数: 4097-6144 Group 3: (Blocks 24577-32768) [INODE_UNINIT, ITABLE_ZEROED] 校验和 0x4d3e,2048个未使用的inode 备份 superblock at 24577, Group descriptors at 24578-24578 保留的GDT块位于 24579-24834 Block bitmap at 262 (+4294942981), Inode bitmap at 278 (+4294942997) Inode表位于 1059-1314 (+4294943778) 188 free blocks, 2048 free inodes, 0 directories, #2048个未使用的inodes 可用块数: 32581-32768 可用inode数: 6145-8192 #仅展示了3个blockgroup块组。
实例:
顺便介绍下e2label命令
man e2label后:e2label - Change the label on an ext2/ext3/ext4 filesystem
用法:e2label device label
/的inode,通过挂载点的信息找到/dev/sda5的inode号是2,且inode具有权限让我们读取block的内容。
/的block,取得block的号码,找到有etc目录及对应的inode为261123。
根据etc的inode261123找到inode中记录etc的block块,找到passwd文件名及inode为281728
找到了passwd的inode281728,得知我有r的权限,找到passwd实际数据放置的block号
读取passwd数据
再介绍下 文件系统与目录树的关系
目录:
当创建目录时,文件系统会分配一个inode和至少一个block。
inode记录该目录的权限属性等信息;
block记录该目录下文件名称及inode号。
文件:
当创建文件时,首先确定用目录是否有w与x的权限,有才可以新建文件,其次根据文件系统的inode索引节点位图和block数据块位图找到没有使用的inode、block号码,并将新文件的权限与属性写入inode表和文件内容写入block表,并且变更inode的block指向数据,然后将刚才写入的inode和block数据同步更新到inode表和block表,并更新superblock的内容。
inode记录该文件的权限属性等信息;
block记录该文件的实际数据。
目录树的读取:
目录树是从根读取的,如读取/etc/passwd文件数据