Linux下對superblock的理解

惡之一眉 2012-03-22

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對superblock的理解

對superblock的理解首先從partition structure的結構開始：

1、首先了解下block，對于ext2(ext3)文件系統(tǒng)而言，硬盤分區(qū)首先被劃分為一個個的block，同一個ext2文件系統(tǒng)上的每個block大小都是一樣的。但是對于不同的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。這個大小在創(chuàng)建ext2、ext3文件系統(tǒng)的時候被決定，mkfs –t ext2/3 –b xx就可以設定塊大小了！一個硬盤分區(qū)上的block計數(shù)是從0開始的，總的來說，block這個概念好理解。
2、理解了block的概念后，接著就是對block group的理解，硬盤分區(qū)上所有的block被聚在一起分成幾個大的block group。其中每個block group中有多少個block是固定的。從上面的圖可以看出來！每個block group都相對應一個group descriptor，每個group descriptor當中有幾個重要的block指針，指向block group中的inode table、block bitmap和inode bitmap。
以上三個結構記載了其所屬block group的許多信息。
3、下面就是對super block的理解了
Super block即為超級塊，它是硬盤分區(qū)開頭——開頭的第一個byte是byte 0，從 byte 1024開始往后的一部分數(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block 的大小正好是 1024 bytes）
超級塊中的數(shù)據(jù)其實就是文件卷的控制信息部分，也可以說它是卷資源表，有關文件卷的大部分信息都保存在這里。例如：硬盤分區(qū)中每個block的大小、硬盤分區(qū)上一共有多少個block group、以及每個block group中有多少個inode。
對于super block的結構和涵義可以通過查看/usr/include/linux/ext3_fs.h文件：
通過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的幾個重要成員

1、Magic 簽名

　　對于ext2和ext3文件系統(tǒng)來說，這個字段的值應該正好等于0xEF53。如果不等的話，那么這個硬盤分區(qū)上肯定不是一個正常的ext2或ext3文件系統(tǒng)。

2、s_log_block_size

　　從這個字段，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。舉例來說，如果這個字段是0，那么block的大小就是 1024bytes，這正好就是最小的block大??；如果這個字段是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

　　通過這兩個成員，我們可以得到硬盤分區(qū)上一共有多少個block group，或者說一共有多少個group descriptors

　　s_blocks_count記錄了硬盤分區(qū)上的block的總數(shù)，而 s_blocks_per_group記錄了每個group中有多少個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，因為s_blocks_count是硬盤分區(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，所以當然要減去。最后為什么又要加一，這是因為尾巴上可能多出來一些block，這些block我們要把它劃在一個相對較小的group 里面。

4、s_inodes_per_group

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

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

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

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