Linux для пользователя - Виктор Костромин

Рис.16.1. Структура дискового раздела в ext2fs

Каждая группа блоков имеет одинаковое строение:

Суперблок Описание группы блоков (Group Descriptors) Битовая карта блоков (Block Bitmap) Битовая карта индексных дескрипторов (Inode Bitmap) Таблица индексных дескрипторов(Inode Table) Область блоков данных

Такая структура служит повышению производительности файловой системы за счет того, что сокращается расстояние между таблицей индексных дескрипторов и блоками данных, а, следовательно, сокращается время поиска нужного места головками в процессе операций записи/считывания файла.

Первый элемент каждой группы блоков (суперблок) одинаков для всех групп, а все остальные - индивидуальны для каждой группы. Суперблок хранится в первом блоке каждой группы блоков. Суперблок является начальной точкой файловой системы. Он имеет размер 1024 байта и всегда располагается по смещению 1024 байта от начала файловой системы. Наличие нескольких копий суперблока объясняется чрезвычайной важностью этого элемента файловой системы. Дубликаты суперблока используются при восстановлении файловой системы после сбоев.

Информация, хранимая в суперблоке, используется для организации доступа к остальным данным на диске. В суперблоке определяется размер файловой системы, максимальное число файлов в разделе, объем свободного пространства и содержится информация о том, где искать незанятые участки. При запуске ОС суперблок считывается в память, и все изменения файловой системы вначале находят отображение в копии суперблока, находящейся в ОП, и записываются на диск только периодически. Это позволяет повысить производительность системы, так как многие пользователи и процессы постоянно обновляют файлы. С другой стороны, при выключении системы суперблок обязательно должен быть записан на диск, что не позволяет выключать компьютер простым выключением питания. В противном случае, при следующей загрузке информация, записанная в суперблоке, окажется не соответствующей реальному состоянию файловой системы.

Структура суперблока приведена в табл. 16.2.

Таблица 16.4. Структура суперблока

Название поля Тип Комментарий s_inodes_count ULONG Число индексных дескрипторов в файловой системе s_blocks_count ULONG Число блоков в файловой системе s_r_blocks_count ULONG Число блоков, зарезервированных для суперпользователя s_free_blocks_count ULONG Счетчик числа свободных блоков s_free_inodes_count ULONG Счетчик числа свободных индексных дескрипторов s_first_data_block ULONG Первый блок, который содержит данные. В зависимости от размера блока, это поле может быть равно 0 или 1 s_log_block_size ULONG Индикатор размера логического блока: 0 = 1 Кб; 1 = 2 Кб; 2 = 4 Кб s_log_frag_size LONG Индикатор размера фрагментов (кажется, понятие фрагмента в настоящее время не используется) s_blocks_per_group ULONG Число блоков в каждой группе блоков s_frags_per_group ULONG Число фрагментов в каждой группе блоков s_inodes_per_group ULONG Число индексных дескрипторов (inodes) в каждой группе блоков s_mtime ULONG Время, когда в последний раз была смонтирована файловая система. s_wtime ULONG Время, когда в последний раз производилась запись в файловую систему s_mnt_count USHORT Счетчик числа монтирований файловой системы. Если этот счетчик достигает значения, указанного в следующем поле (s_max_mnt_count), файловая система должна быть проверена (это делается при перезапуске), а счетчик обнуляется. s_max_mnt_count SHORT Число, определяющее, сколько раз может быть смонтирована файловая система s_magic USHORT "Магическое число" (0xEF53), указывающее, что файловая система принадлежит к типу ex2fs s_state USHORT Флаги, указывающее текущее состояние файловой системы (является ли она чистой (clean) и т.п.) s_errors USHORT Флаги, задающие процедуры обработки сообщений об ошибках (что делать, если найдены ошибки). s_pad USHORT Заполнение s_lastcheck ULONG Время последней проверки файловой системы s_checkinterval ULONG Максимальный период времени между проверками файловой системы s_creator_os ULONG Указание на тип ОС, в которой создана файловая система s_rev_level ULONG Версия (revision level) файловой системы. s_reserved ULONG[235] Заполнение до 1024 байт

Вслед за суперблоком расположено описание группы блоков (Group Descriptors). Это описание представляет собой массив, имеющий структуру, приведенную в табл. 16.3.

Таблица 16.3. Структура описания группы блоков

Название поля Тип Назначение bg_block_bitmap ULONG Адрес блока, содержащего битовую карту блоков (block bitmap) данной группы bg_inode_bitmap ULONG Адрес блока, содержащего битовую карту индексных дескрипторов (inode bitmap) данной группы bg_inode_table ULONG Адрес блока, содержащего таблицу индексных дескрипторов (inode table) данной группы bg_free_blocks_count USHORT Счетчик числа свободных блоков в данной группе bg_free_inodes_count USHORT Число свободных индексных дескрипторов в данной группе bg_used_dirs_count USHORT Число индексных дескрипторов в данной группе, которые являются каталогами bg_pad USHORT Заполнение bg_reserved ULONG[3] Заполнение

Размер описания группы блоков можно вычислить как

(размер_группы_блоков_в_ext2* число_групп) / размер_блока,

при необходимости округляем.

Информация, которая хранится в описании группы, используется для того, чтобы найти битовые карты блоков и индексных дескрипторов, а также таблицу индексных дескрипторов. Не забывайте, что блоки и группы блоков нумеруются, начиная с 1.

Битовая карта блоков (block bitmap) - это структура, каждый бит которой показывает, отведен ли соответствующий ему блок какому-либо файлу. Если бит равен 1, то блок занят. Эта карта служит для поиска свободных блоков в тех случаях, когда надо выделить место под файл, Битовая карта блоков занимает число блоков, равное (число_блоков_в_группе / 8) / размер_блока (при необходимости округляем).

Битовая карта индексных дескрипторов выполняет аналогичную функцию по отношению к таблице индексных дескрипторов: показывает, какие именно дескрипторы заняты.