Linux ext2 ファイル システムのディスク ストレージ メカニズムを調べる

コンピュータ サイエンスの分野では、ファイル システムは、ストレージ デバイス上のファイルを管理および整理するためにオペレーティング システムによって使用されるメカニズムです。その中で、ext2 ファイル システムは、Linux オペレーティング システムで使用されている最も初期のファイル システムです。ディスク ベースのストレージ メカニズムを使用して、ファイル データとメタデータを管理します。Linux システムで最も古典的なファイル システムの 1 つです。この記事では、ディスク パーティション、グループ記述子、インデックス ノード、データ ブロックなどの重要な概念を含め、Linux ext2 ファイル システムのディスク ストレージ メカニズムを深く調査し、分析用の対応するコード例を提供します。

1. ディスク パーティション

Linux システムでは、通常、ディスクはさまざまな種類のデータを保存するために複数のパーティションに分割されます。 ext2 ファイルシステムを使用する場合、ディスクはブロック単位で管理されます。各ブロックのサイズはシステムによって異なりますが、通常は 4KB です。ディスク上のブロックは、必要に応じてデータを保存するために別のファイルまたはディレクトリに割り当てることができます。

2. グループ記述子

ext2 ファイル システムでは、各パーティションがいくつかのグループ (ブロック グループ) に分割され、各グループには一定数のブロックが含まれます。各グループには対応するグループ記述子があり、グループ内の空きブロックの数、インデックス ノードの数など、グループのいくつかの基本情報を記述するために使用されます。グループ記述子は通常ディスクに保存され、グループ関連情報はグループ記述子を読み取ることで取得できます。

次は、ext2 ファイル システムでグループ記述子を読み取るための簡単な C コードの例です:

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <ext2fs/ext2_fs.h>

int main() {
    int fd = open("/dev/sda1", O_RDONLY);

    struct ext2_group_desc groupDesc;
    lseek(fd, 2048, SEEK_SET);  // 假设组描述符在磁盘上的偏移量为2048
    read(fd, &groupDesc, sizeof(struct ext2_group_desc));

    printf("Group Descriptor Info:
");
    printf("Number of free blocks: %u
", groupDesc.bg_free_blocks_count);
    printf("Number of free inodes: %u
", groupDesc.bg_free_inodes_count);

    close(fd);
    return 0;
}

3. ext2 ファイル システムのインデックス ノード

インデックス ノード ( inode) は、ファイルのアクセス許可、所有者、サイズ、アクセス時間、変更時間、その他の情報を含むファイルのメタデータを保存するために使用されます。各ファイルには ext2 ファイル システム内に対応するインデックス ノードがあり、ファイルの実際のデータ ブロックはインデックス ノードを通じて見つけることができます。

次は、ファイルのインデックス ノード情報を読み取るための簡単な C コードの例です:

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <ext2fs/ext2_fs.h>

int main() {
    int fd = open("/dev/sda1", O_RDONLY);

    struct ext2_inode inode;
    lseek(fd, 1024 * 3, SEEK_SET);  // 假设第一个索引节点在磁盘上的偏移量为3072
    read(fd, &inode, sizeof(struct ext2_inode));

    printf("Inode Info:
");
    printf("File size: %d bytes
", inode.i_size);
    printf("Owner: %d
", inode.i_uid);
    printf("Permission: %o
", inode.i_mode);

    close(fd);
    return 0;
}

4. データ ブロック

データ ブロックは ext2 ファイルで使用されます。システム ファイルの実データが保存される単位。各ファイルは 1 つ以上のデータ ブロックで構成されます。これらのデータ ブロックはディスク上のさまざまな場所に分散されます。これらのデータ ブロックは、インデックス ノードのデータ ブロック ポインタを通じて見つけることができます。

次は、ファイルのデータ ブロック情報を読み取るための簡単な C コード例です。

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <ext2fs/ext2_fs.h>

int main() {
    int fd = open("/dev/sda1", O_RDONLY);

    struct ext2_inode inode;
    lseek(fd, 1024 * 3, SEEK_SET);  // 假设第一个索引节点在磁盘上的偏移量为3072
    read(fd, &inode, sizeof(struct ext2_inode));

    printf("Data Blocks Info:
");
    for (int i = 0; i < 12; i++) {
        printf("Direct Block Pointer %d: %d
", i, inode.i_block[i]);
    }

    close(fd);
    return 0;
}

上記のコード例を通じて、Linux ext2 のディスク ストレージ メカニズムを理解しました。ファイル システムについてさらに詳しく説明します。ディスク パーティション、グループ記述子、インデックス ノード、およびデータ ブロックは、ext2 ファイル システムを構築する際の重要な要素であり、これらが連携してファイル データとメタデータの効率的な管理と編成を実現します。 Linux ファイル システムをより深く理解したい開発者にとって、これらの中心となる概念を習得することは非常に重要です。

以上がLinux ext2 ファイル システムのディスク ストレージ メカニズムを調べるの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。