【linux】基础IO（四）

在上一篇基础IO中我们主要讲述了文件再磁盘中的存储，当然我们说的也都只是预备知识，为这一篇的文件系统进行铺垫。

搭文件系统的架子：

我们在开始之前还要有一个补充细节：
我们说过文件 = 内容 + 属性
而他们本质上都是数据。

那么内容的数据与属性的数据是在一起存放嘛？
不同的文件系统有不同的规则，在linux下是分开存放！

现在我们只要知道每个组内有什么即可。

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那我们就先来看存放内容数据的地方：

• 数据区（Data blocks）：存放文件内容

我们在图中展示的的比例大小只是为了好形象的写出各个区域，但实际上数据区占据了90以上的大小

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• 块位图（Block Bitmap）：Block Bitmap中记录着Data Block中哪个数据块已经被占用，哪个数据块没有被占用

比特位的位置表示当前块号，1与0代表当前是否被占用。

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我们说过内容与属性是分开存放的，那么属性存放在哪里？

• i节点表（inode Table）:存放文件属性 如 文件大小，所有者，最近修改时间等

struct inode
{size_t size;mode_t mode;int creater;...int inode_number;...int datablocks[N];
}

注意：
此结构体大小为128字节

同时我们要说明一点，inode内部没有文件名，那么我们怎样标识一个文件呢？使用inode_number进行标识。

也就是下图中的最左方数字

那么文件的内容与属性如何连接起来呢？
使用datablock这个数组进行连接。
数组中的数字是data blocks的位置。

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既然datablock有bitmap，inode也肯定要有一个bitmap用来管理inode。

• inode位图（inode Bitmap）：每个bit表示一个inode是否空闲可用。

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• Block Group：ext2文件系统会根据分区的大小划分为数个Block Group。而每个Block Group都有着相同的结构组成。

这个block group里存着这个组的相关管理数据，例如还有多少空的data block ，有多少空的inode_number，组的起始块，结束块位置…

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超级块与block group的作用是类似的

• 超级块（Super Block）：存放文件系统本身的结构信息。记录的信息主要有：bolck 和 inode的总量，未使用的block和inode的数量，一个block和inode的大小，最近一次挂载的时间，最近一次写入数据的时间，最近一次检验磁盘的时间等其他文件系统的相关信息。Super Block的信息被破坏，可以说整个文件系统结构就被破坏了

但并不是每个组都有一个SB，而是每隔几个就会有一个SB，这样既可以防止磁盘刮花，也不必占用太多的空间存储。

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以上也就是我们磁盘级的文件系统！

我们的格式化也就是在每一个分区内分组，再写入文件系统的过程

填补细节：

inode：

我们说过，inode_number是标识磁盘文件的标识符，但有个前提，是在当前分区是唯一的，也就是说，我们inode编号是以分区为单位的！在不同分区内可能会出现相同的inode编号。

在组内进行更详细的划分：
比如我们现在在当前分区有一个inode为10010的编号，怎么找到对应的属性与数据？
我们使用inode编号与[0, 10000], [10001. 20000]…进行对比，发现是在1号（从0号位下标开始）分组内。于是我们便使用10010 - 10001 = 9，使用9在inode bitmap中寻找，观察此inode编号是否合法，合法后在inode table中
找到该属性，最后再通过datablock[]进而找到内容的存放位置。

datablock[]:

我们在前边说过，inode结构体大小为128字节，那么datablock能占多少呢？
一般我们使用ext2这个文件系统进行讲解，linux也有ext3,4等，在2中有15个元素，那么一个文件只能存60KB？
前12个元素确实如此，但是第13,14个元素并不是单纯的映射，15个更是重量级。

图只是形象，实际肯定更复杂

我们现在只是想输出一个结论：
我们是有能力存大文件的！甚至跨组，但是不建议，因为这样磁头与盘片又会旋转重新寻址，造成效率低下！

更上层的理解：

问题来了，我们在上层使用的都是文件名啊，可是系统都是用inode编号进行标识，那么怎么进行联系呢？

那我们就不得不谈一谈目录了，目录也是文件。

目录 = 内容 + 属性
属性 ：不管是什么文件，可执行，目录还是普通文件都是一样的结构体，只是内容不同
那目录的内容里是什么呢？
是文件名与inode编号的映射关系，所以我们在上层不用inode编号，使用文件名即可对文件进行各种操作。

结论：

1. 所以同一目录下不能存在相同文件名。
2. 查找文件的顺序，先使用文件名找到inode编号。

…
明天就更新完毕，今天快熄灯了