linux中的文件系统支持磁盘配额功能（Linux标准的文件系统知识分享(Ext2/Ext3/Ext4)）

Ext

全称Linux extended file system, extfs  
    
    
    
，即Linux扩展文件系统

     


     


     


   ，Ext2就代表第二代文件扩展系统 




 




 




 

，Ext3/Ext4以此类推  

   

   

   

，它们都是Ext2的升级版

     

     

     

  ，只不过增加了日志功能  




  




  




  
，且彼此向下兼容  


  


  


  


，所以Ext2被称为索引式文件系统
     
     
     
 ，而Ext3/Ext4被称为日志式文件系统  
    
    
    
。

备注：Linux支持很多文件系统
   




   




   




   ，包括网络文件系统(NFS)    
    
    
   、Windows的Fat文件系统

     


     


     


   。

查看Linux支持的文件系统：ls -l /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs

查看Linux支持的文件系统(已载入到内存中)：cat /proc/filesystems

核心设计

数据区

这些元素相对稳定 



 



 



 



，磁盘格式化后                ，就固定下来了 




 




 




 

。

1   


     


     


     

、inode(索引节点)

记录文件的权限



 




 




 




、属性和数据所在块block的号码

    




    




    




    ，每个文件都有且仅有一个的inode


















，每个inode都有自己的编号                 ，可以把inode简单地理解为文档索引  

   

   

   

。

2   

   

   

  、block(数据区块)

存储的文件内容

     



     



     



    ，也叫数据区块(data block)

















，每个block都有自己的编号  
    
    
    
，Ext2支持的单位block容量仅为1k    

     

     

     
、2k




  




  




  




、4k

     

     

     

  。

备注：为了方便inode的记录

     


     


     


   ，在磁盘格式化后 




 




 




 

，block的大小都已经固定了  




  




  




  
。每一个块只能存放一个文件的数据  

   

   

   

，若文件太大

     

     

     

  ，将占用多个block；若文件太小  




  




  




  
，block剩余空间就不能被使用了  


  


  


  


，就会导致磁盘空间浪费
     
     
     
 ，所以在磁盘分区后
   




   




   




   ，文件系统格式化前 



 



 



 



，请先仔细想想文件系统的预计使用情况  


  


  


  


。

中介数据(metadata)

这些元素是为了维持文件系统状态而设计出来的                ，主要代表的是文件系统的动态配置信息

    




    




    




    ，属于描述性信息
     
     
     
 。

1  


  


  


 、superblock(超级块)

记录文件系统(filesystem)的整体信息


















，包括inode/block的总量     
     
     
     、使用量




   




   




   




、剩余量
 



 



 



、大小                    、以及文件系统的格式和相关信息
   




   




   




   。

备注：整个文件系统的基本信息全部记录在superblock                 ，它的大小一般为1024Bytes

     



     



     



    ，如果它死掉

















，将会花费大量的时间去补救哦！！！

2 




    




    




    



、block group(区块群组)

试想一下  
    
    
    
，假如我们的磁盘容量高达数百G

     


     


     


   ，当我们格式后 




 




 




 

，inode和block会非常庞大  

   

   

   

，为了便于管理

     

     

     

  ，Ext文件系统在格式化时  




  




  




  
，引入了区块群组(block group)的概念  


  


  


  


，每个区块群组都保持独立inode/block/superblock
     
     
     
 ，拥有固定数量的block
   




   




   




   ，这样就分成了一群一群最基础的子文件系统 



 



 



 



。

备注：superblock对于文件系统太重要了 



 



 



 



，但是文件系统的superblock又只有一个                ，所以除了第一个block group含有superblock外

    




    




    




    ，后续block group都可能会含有备份的superblock


















，目的就是为了避免superblock单点无法救援的问题                。

3
















、block bitmap(区块对照表)

一个block只能被一个文件使用                 ，当我们新增文件时

     



     



     



    ，肯定需要使用新的block来记录文件数据

    




    




    




    。那么如何快速地知道

















，哪些block是新的？哪些block是已经使用了的？block bitmap就是这样被设计出来  
    
    
    
，记录所有使用和未使用的block号码


















。同样的

     


     


     


   ，当我们删除文件时 




 




 




 

，先从block bitmap中找到对应的block号码  

   

   

   

，然后更新标志为未使用

     

     

     

  ，最后释放block                 。

inode bitmap(inode 对照表)

和block bitmap一样的设计理念  




  




  




  
，只不过它记录地是已使用和未使用的inode号码  


  


  


  


，这里就不再敖述了

     



     



     



    。

group descriptor

描述每个区段(block group)开始和结束的block号码
     
     
     
 ，以及说明每个区段(inodemap                   、blockmap  



     



     



     


、inode table)分别介于哪些block号码之间

















。

列出目前系统所有被格式化的设备：blkid

挑选一个已格式化好的设备
   




   




   




   ，查看文件系统的详细信息：dumpe2fs /dev/vda1

备注：通过上面的Magic签名为0xEF53 



 



 



 



，说明我们的磁盘分区是一个的ext2和ext3文件系统  
    
    
    
。类似于通过文件开头的Magic                ，可以判断文件类型一样

     


     


     


   。

总结

Ext家族是Linux支持度最广

















、最完整的文件系统

    




    




    




    ，当我们格式化磁盘后


















，就已经为我们规划好了所有的inode/block/metadate等数据                 ，这样系统可以直接使用

     



     



     



    ，不需要再进行动态的配置

















，这也是它最优秀的特点  
    
    
    
，不过这也是它最显著的缺点

     


     


     


   ，磁盘容量越大 




 




 




 

，格式化越慢  

   

   

   

，centos7.x已经选用xfs作为默认文件系统 




 




 




 

。