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news 2025/10/21 11:59:49

网站建设上市,厦门外发加工网,海南省城乡和建设厅网站首页,设计 p网站《Linux操作系统原理分析之Linux文件管理#xff08;1#xff09;》#xff08;25#xff09; 8 Linux文件管理8.1 Linux 文件系统概述8.2 EXT2 文件系统8.2.1 EXT2 文件系统的构造8.2.2 EXT2 超级块#xff08;super block#xff09;8.2.3 组描述符8.2.4 块位图 8.3 EX… 《Linux操作系统原理分析之Linux文件管理1》25 8 Linux文件管理8.1 Linux 文件系统概述8.2 EXT2 文件系统8.2.1 EXT2 文件系统的构造8.2.2 EXT2 超级块super block8.2.3 组描述符8.2.4 块位图 8.3 EXT2 的 inode 和文件结构8.3.1 EXT2 文件系统 inode 结构8.3.2 inode 表和 inode 位图8.3.3EXT2 文件的物理结构8.3.4 EXT2 的目录结构 8 Linux文件管理 8.1 Linux 文件系统概述本章主要介绍 EXT2 文件系统的结构特点以及 linux 虚拟文件系统 VFS 的特点及其实现技术。 Linux 文件系统的树型结构 Linux 最上层的是根目录用/表示。 Linux 采用目录分解的方法管理文件目录。在树型目录中的目录项是文件的符号目录。如下图所示 Linux 文件类型普通文件目录文件设备文件管道文件链接文件基于索引节点共享文件的访问权限 Linux 中的每个文件都归于一个特定的用户所有而且一个用户一般都是与某个用户组相关。所以linux 设置了三种针对访问者身份的权限文件所有者、与文件所有者同组的用户、其他用户。对文件的访问限制主要体现在文件的 3 种操作上即文件的读取、写入和执行。对 3 种访问者的 3 种操作限制形成了 9 种情况用 9 位二进制代码表示。 -rwxr-xr-x 1 user wheel 3212 Dec 4 12:36 a.out8.2 EXT2 文件系统 8.2.1 EXT2 文件系统的构造一个文件系统一般使用块设备上的一个独立逻辑分区在这个分区内建立文件系统的树型层次结构。EXT2 文件系统由逻辑序列块序列组成。EXT2 文件系统把它所使用的磁盘逻辑分区划分为若干块组block group并从 0 开始依次编号。每个块组中包含若干数据块其中存放文件内容。每个组中除数据块之外包括 5 种用于管理和控制的信息块超级块、组描述符、块位图、inode 位图和 inode 表。这些信息位于每个块组的前部后面是文件的数据块。 8.2.2 EXT2 超级块super block EXT2 超级块super block用来描述 EXT2 文件系统整体信息的数据结构主要描述文件在逻辑分区中的静态分布情况以及描述文件系统的各种组成结构的尺寸、数量等。所有块组中包含的超级块的内容是相同的。系统运行期间系统运行期间需要把超级块中的内容复制到内存缓冲区内。在 linux 中EXT2 文件系统超级块定义为 ext2_super_block 结构定义在/include/linux/ext2_fs.h 中。EXT2 超级块由两部分组成基本超级块EXT2 文件系统得整体静态信息。扩充块反映所在块组的某些动态特性。超级块本身占用一个物理块1024B基本块占 84B扩充块占 20B剩余的 920B 定义为元素长度为 4B 的数组 reserved[230]作为备用。 8.2.3 组描述符组描述符记录各个组块的描述信息在位文件分配磁盘空间时需要使用这些信息。这些组描述符集中在一起就形成了组描述符表。组描述符可能占用多个物理块。和超级块一样的是每个组块中的组描述符的内容完全相同而且它的内容也要读入内存。在 linux 中组描述符32B是一个 ext2_group_desc 结构定义在/include/linux/ext2_fs.h 中 8.2.4 块位图块位图记录每块组的数据块的使用情况。它占用一个物理块。所以一个块组中数据块的最大数量是一个物理块的长度的 8 倍。例对 1024 的物理块而言其块位图就有 1024*8 位即可以表示 8K 个数据块也就是说一个块组的数据区的最大容量是 8M。如果 EXT2 文件系统使用的逻辑分区为 100M则它可以划分为 12 个块组。系统运行后块位图装入一个高速缓存中但是由于高速缓存空间有限故只装入当前常用的 8 块缺省值位图。 8.3 EXT2 的 inode 和文件结构 8.3.1 EXT2 文件系统 inode 结构 Linux 中 EXT2 文件系统 inode 定义为 struct ext2_inode。它定义在/include/linux/ext2_fs.h。 8.3.2 inode 表和 inode 位图 inode 表一个块组的所有文件的 inode 的集合。它可能占据多个物理块。每个块组可以包含的 inode 的数目由超级块中的成员项 s_inoders_per_group 给出。 Inode 位图反映了 inode 表中各个项的使用情况它的每一位表示 inode 表的一个表项。1 使用0 空闲。与块位图相似inode 位图也装入一个高速缓冲中。 8.3.3EXT2 文件的物理结构采用混合索引结构。Inode 中 i_block[]数组共有 15 个地址。如下图所示 EXT2 文件默认的物理块尺寸为 1KEXT2 的块地址长度 4B所以每个间接块中的索引表可以包括1024/4256 个物理地址。所以 1.直接地址允许文件不大于 12K 2.一次间接地址当文件大于 12K 时采用允许文件长达 256K12K 3.二次间接地址: 当文件大于 256K12K 时采用允许文件长达 256*256*K256K12K 4.三次间接地址 : 当文件大于 256*256K256K12K 时采用允许文件长达256*256*256K256*256K256K12K16G64M256K12K但是实际上 linux 是 32 位文件系统文件尺寸最大为 4G。 EXT2 文件系统按照文件的逻辑块号为索引值查找数据块逻辑块从 0 依次编号。例如何查找逻辑块号 100 对应的物理块。 8.3.4 EXT2 的目录结构 Linux 树型目录结构中每个文件目录都是一个目录文件每个目录项都是一个 ext2_dir_entry 结构体它就是一个文件的符号目录。定义在/include/linux/ext2_fs.h。 Struct ext2_dir_entry { _u32 inode /*inode 号*/ _u16 rec_len; /*目录项长度*/ _u16 name_len; /*文件名长度*/ Char name[EXT2_NAME_LEN] /*文件名*/ }EXT2_NAME_LEN 缺省为 255也就是文件名最大可以用 255 个字符。另外目录项长度根据文件名长度的大小是可变的。但是必须是 4 的倍数不用部分用\0 填充。删除文件时将相应的 inode 号字段置 0如果相邻有空白目录项则合并。添加文件时找到一个长度合适的空白目录项并写入相应信息若空白表项使用后剩余空间大于12B则把剩余部分仍作为空白目录项。如果找不到合适的空目录项就在文件尾部建立这个文件的目录项。
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