linux文件系统一 ext4框架结构

一、文件系统框架：

　　从下图可以看到整个文件系统包含：

• 用户层：用户空间对文件的读写操作open/read/write等；
• VFS层：虚拟文件系统层，承上启下，为上下层提供接口；
• 文件系统层：可以存在很多类型的文件系统，VFS层的接口会调用到不同的文件系统层的接口；
• 缓存层：文件系统底下有缓存，Page Cache，加速性能；
• 块设备驱动层：对硬盘进行读写操作进行管理；

二、EXT4文件系统布局

　linux ext4 文件系统，将磁盘分成一系列块组，磁盘的布局可以用如下图显示：

 

1、超级块（SuperBlock）：

　　用于描述文件系统的配置信息：block的总数量和空闲数量、块组的数量、inode的数量等，存储这些

占用1kb的大小，只有块组号是3, 5 ,7的幂的块组(譬如说1,3,5,7,9,25,49…)才备份这个拷贝。通常情况下，

只有主拷贝(第0块块组)的超级块信息被文件系统使用，其它拷贝只有在主拷贝被破坏的情况下才使用。

可以使用dumpe2fs来查看超级快的内容如下：

对应的描叙超级块信息的结构体：./kernel-4.9/fs/ext4/ext4.h

2、块组描述符（GDT）：

　　块组描叙符用保存开组的信息，其占用一个或者多个数据块，具体取决于文件系统的大小，

它主要包含块位图，inode位图和inode表位置，当前空闲块数，inode数以及使用的目录数：

3、数据块位图（Block Bitmap）：

　　块位图用于描述该块组所管理的块的分配状态。如果某个块对应的位未置位，那么代表该块未分配，

可以用于存储数据；否则，代表该块已经用于存储数据或者该块不能够使用(譬如该块物理上不存在)。由

于块位图仅占一个块，因此这也就决定了块组的大小；

4、inode位图（Inode Bitmap）：

　　Inode位图用于描述该块组所管理的inode的分配状态。我们知道inode是用于描述文件的元数据，每个inode

对应文件系统中唯一的一个号，如果inode位图中相应位置位，那么代表该inode已经分配出去，否则可以使用；

５、节点表（Inode Table）：

　　为了找到与一个文件相关的信息，必须遍历目录文件找到与文件相关的目录项，然后加载inode找到该文件

的元数据。inode存储了inode号、文件属性元数据、指向文件占用的block的指针，每一个inode占用128字节或

256字节。举例：每一个家庭都要向派出所登记户口信息，通过户口本可以知道家庭住址，而每个镇或街道的派

出所将本镇或本街道的所有户口整合在一起，要查找某一户地址时，在派出所就能快速查找到。inode table就是

这里的派出所。其中inode结构体如下：

作者：frank_zyp 
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