linux ext3 文件系统,浅谈Linux下的EXT3文件系统

【EXT3的基本介绍】1、EXT3文件系统存储单位是“块”，就好比NTFS的“簇”。格式化硬盘或分区时将所有磁盘空间分成若干个大小相同“块”。“块”大小是可以在格

【EXT3的基本介绍】

1、EXT3文件系统存储单位是“块”，就好比NTFS的“簇”。格式化硬盘或分区时将所有磁盘空间分成若干个大小相同“块”。“块”大小是可以在格式化指定，也可以采用默认的。

2、块是EXT3文件系统中的数据存储单元，每个块都有一个唯一编号，从0开始。0号块起始于文件系统起始扇区。

3、EXT3文件系统将若干个块组成“块组”，每个块组大小相同。但是由于块的总数不一定是块组的整倍数，所以最后一个块组相对于其他块组要小。

4、每个块组都对应一个块组描述符，这些块组描述符统一放在文件系统的前面，对块组进行管理。

5、EXT3文件系统使用“i节点”来记录文件的时间，大小，块指针等信息；用目录项描述文件名和节点号，通过节点号就能访问其节点信息了。

6、在整个文件系统的头部，是超级快，用以描述文件系统的综合信息。

如下是EXT3文件系统的结构图

【分析超级快】

EXT3的超级块起始于文件系统的第2号扇区，占用两个扇区，0-1号扇区被引导程序占用。EXT3的超级快是一个非常重要的扇区，它记录了文件系统的很多参数。如果超级快损坏文件系统将不可用

如下是超级块的一些常见参数：

0x00~0x03：文件系统中包含的i节点总数。

0x04~0x07：文件系统中包含的总块数。

0x08~0x0B：保留块数，文件系统给自身保留的块数量。

0x0C~0x0F：空闲块数，既当前文件系统的可用块数量。

0x10~0x13：空闲i节点数，当前文件系统的可用i节点数量。

0x14~0x17：第一个数据块，既0号块组的起始起始块号。

0x18~0x1B：块大小描述值，块大小=2的N次方*1024字节，N为改参数。

0x1C~0x1F：段大小描述值，与块大小描述值相同。

0x20~0x23：块组大小描述值，既每块组中的块数量。

0x24~0x27：每块组中包含的段数，与块组大小描述符相同。

0x28~0x2B：每块中包含i节点数。

…………

此处省略部分参数解释

【分析块组描述符表】

EXT3文件系统的块组描述符表起始于超级块下面的一个块，每个块组描述符占32个字节，多个块组描述符组成了块组描述符表。如下图：是使用“Winhex”打开的块组描述符表。

块组描述的参数解释如下：

0x00~0x03：该块组的块位图起始块号。

0x04~0x07：该块组的i节点位图起始块号。

0x08~0x0B：该块组的i节点表起始块号。

0x0C~0x0D：该块组的空闲块数，既可用块数量。

0x0E~0x0F：该块组的空闲i节点数，既可用i节点数量。

0x10~0x11：该块组的目录总数。

0x12~0x13：填充。

0x14~0x1F：未用。

超级块和块组描述符表的是非常重要的，如果超级块或者块组描述符损坏，会导致文件系统不可以，因此文件系统对他们都有备份。如果文件系统不具有“稀疏超级块特性”，那么每个块组中都有超级块以及块组描述符；如果文件系统具有“稀疏超级块特性”，那么只会在3、5、7的幂中才会有备份(如：1、3、5、7、9、25、49等)。

【块位图分析】

EXT3文件系统中以块为存储单位，若干个块又组成了一个块组，在块组中块的使用情况用块位图来记录。块位图的主要特点如下：

1、每个块组中都块位图，块位图的地址在该块组描述符中有指定。

2、对于含有超级块、块组描述表以及它们的备份的块组，块位图位于块组描述表的下一个块；否则，则位于块组的第一个块。

3、在创建文件系统的时候，系统会将每个块组中的块数和块位图中的位数设置为相同。因此保证了块位图的每一位对应一个块。

4、块位图中的每个字节对应8个块(1字节=8位)，第一个块对应该字节的最低位(例如：某字节的值为0xFE，转换成二进制为11111110，则第一个块对应最低位0)。如果某个块的对应为没有设置，那么则表示此块目前未使用；否则，则表示此块以使用或者是不可用。

5、计算块在文件系统中的绝对位置的公式如下：

文件系统的绝对块号=(当前偏移量-块位图的起始位置)* 8 + 块组在文件系统中的起始位置

【i节点位图分析】

EXT3文件系统中使用i节点来描述文件的元数据，i节点的使用情况由块组中的i节点位图来记录。i节点位图的基本特点如下：

1、每个块组中都有i节点位图，i节点位图的地址在该块组描述符中指定。

2、i节点位图的位置在块位图的下一个块，和块位图一样，i节点中的每个字节对应8个i节点，第一个i节点对应该字节的最低位。

3、由于i节点位图的大小小于一个块，所以i节点的大小需要使用块组描述符中i节点数除以8得出i节点位图的大小。

4、i节点从1开始编号，既第一个i节点是1号i节点而不是0号i节点。

5、计算文件系统中绝对i节点公式如下：

文件系统中绝对i节点=(当前偏移量-i节点位图的起始位置)* 8 + 改块组的第一个i节点号

【i节点分析】

EXT3文件系统的i节点用来存储除文件名以外的所有信息，i节点的主要特点如下：

1、文件系统中每个块组都有自己的i节点，每个文件或目录占用一个i节点，若干个i节点组成i节点表。

2、i节点位于i节点位图的下一个块，在超级块中记录了文件传统中i节点的总数，在块组描述符中记录了本块组i节点的总数。

3、每个i节点的大小为128字节，也可以定义大于128字节的“大i节点”。

4、每个i节点都有编号，第一个i节点编号为1，1~10号i节点为系统保留，2号i节点被分配给根目录使用。

5、如果已知一个i节点号，计算该i节点所在的块组公式如下：

(i节点号-1)DIV 每块组i节点数

如下：是使用Winhex打开的一个完整的i节点

如下：是各参数的解释

这里重点解释一下“直接块指针”和“间接块指针”。