文件系统---认识ext2文件系统

磁盘的物理组成：

• 扇区为最小的物理存储单位，每个扇区为512字节。
• 将扇区组成一个圆，那就是柱面，柱面是分区的最小单位。
• 第一个扇区很重要，里面有硬盘主引导记录（Masterbootrecord,MBR）及分区表，其中MBR占有446字节，分区表占有64字节。
• 各种接口的磁盘在Linux中的文件名，①/dev/sd[a-p][1-15]:为SCSI，SATA，USB，Flash等接口的磁盘文件名；②/dev/hd[a-d][1-63]:为IDE接口的磁盘文件名。

磁盘分区：

磁盘分区是告诉操作系统“我这块磁盘在此分区可以访问的区域是A柱面到B柱面之间的块”，这样操作系统就知道它可以在所指定的快内进行文件数据的读、写、查找等操作。磁盘分区即指定分区的起始与结束柱面。
而指定分区的柱面范围记录在第一个扇区的分区表中。因为分区表只有64字节，所以最多只能记录4条分区的记录，这四条记录称为主分区或扩展分区。扩展分区还可以再分出逻辑分区。
一个磁盘可以划分成多个分区，每个分区必须先用格式化工具（如mkfs命令）格式化成某种格式的文件系统，然后才能存储文件，格式化过程中会在磁盘上写一些管理存储布局的信息。

ext2文件系统

文件系统中存储的最小单元是块(block)，一个块的大小是在格式化时确定的。启动块(Boot Block)的大小为1KB，由PC标准规定，用来存储磁盘分区信息和启动信息，任何文件系统都不能使用启动块。
启动块之后才是ext2文件系统的开始，ext2文件系统将整个分区划分成若干个同样大小的块组(Block Group)。

每个块组的组成：

1）超级块(Super Block)描述整个分区的文件系统信息，如inode/block的大小、总量、使用量、剩余量，以及文件系统的格式与相关信息。超级块在每个块组的开头都有一份拷贝。
2）块组描述符表(GDT,Group Descriptor Table)由很多块组描述符组成，整个分区分成多个块组就对应有多少个块组描述符。
每个块组描述符存储一个块组的描述信息，如在这个块组中从哪里开始是inode Table，从哪里开始是Data Blocks，空闲的inode和数据块还有多少个等等。块组描述符在每个块组的开头都有一份拷贝。
3）块位图(Block Bitmap)用来描述整个块组中哪些块已用哪些块空闲。块位图本身占一个块，其中的每个bit代表本块组的一个block，这个bit为1代表该块已用，为0表示空闲可用。假设格式化时block大小为1KB，这样大小的一个块位图就可以表示1024*8个块的占用情况，因此一个块组最多可以有1024*8个块。
4）inode位图(inode Bitmap)和块位图类似，本身占一个块，其中每个bit表示一个inode是否空闲可用。
5）inode表(inode Table)由一个块组中的所有inode组成。一个文件除了数据需要存储之外，一些描述信息也需要存储，如文件类型，权限，文件大小，创建、修改、访问时间等，这些信息存在inode中而不是数据块中。inode表占多少个块在格式化时就要写入块组描述符中。
inode记录的文件数据至少有：

• 该文件的访问模式（rwx）
• 该文件的所有者与组（owner/group）
• 该文件的大小
• 该文件创建或状态改变的时间（ctime）
• 最近一次的读取时间（atime）
• 最近修改内容的时间（mtime）
• 定义文件特性的标志（flag），如SetUID等
• 该文件真正内容的指向（Pointer）

6）数据块(Data Block)是用来放置文件内容的地方。根据不同的文件类型有以下几种情况：

• 对于普通文件，文件的数据存储在数据块中。
• 对于目录，该目录下的所有文件名和目录名存储在所在目录的数据块中，除了文件名外，ls -l命令看到的其它信息保存在该文件的inode中。
• 对于符合链接，如果目标路径名较短则直接保存在inode中，如果较长则分配一个数据块来保存。
• 设备文件、FIFO和socket等特殊文件没有数据块。

数据块寻址：

一个inode占128字节，其中60个字节用于指向存放文件内容的数据块指针。每个指针4字节，那么有15个指针。最后3个指针用分级间接寻址。
假设block为1KB。

12个直接指向，可以有12条记录。
一级间接寻址：1024/4=256，可以有256条记录。
二级间接寻址，可以有256*256条记录。
三级间接寻址，可以有256*256*256条记录。
所以对于1KB的块大小最大可以表示(256^3+256^2+256+12)*1KB≈16GB的文件。