深入了解Linux的標準檔案系統(Ext2/Ext3/Ext4)

Ext

全名為Linux extended file system, extfs，即Linux擴充檔案系統，Ext2就代表第二代檔案擴充系統，Ext3/Ext4以此類推，它們都是Ex​​t2的升級版，只不過增加了日誌功能，且彼此向下相容，所以Ext2被稱為索引式檔案系統，而Ext3/Ext4被稱為日誌式檔案系統。

備註：Linux支援許多檔案系統，包括網路檔案系統(NFS)、Windows的Fat檔案系統。

查看Linux支援的檔案系統：ls -l /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs

#查看Linux支援的檔案系統(已載入記憶體)：cat /proc/filesystems

#核心設計

資料區

這些元素相對穩定，磁碟格式化後，就固定下來了。

1、inode(索引節點)
記錄檔案的權限、屬性和資料所在區塊block的號碼，每個檔案都有且僅有一個的inode，每個inode都有自己的編號，可以把inode簡單地理解為文檔索引。

2、block(資料區塊)
儲存的文件內容，也叫資料區塊(data block)，每個block都有自己的編號，Ext2支援的單位block容量僅1k、2k、4k。

備註：為了方便inode的記錄，在磁碟格式化後，block的大小都已經固定了。每一個區塊只能存放一個文件的數據，若文件太大，將佔用多個block；若文件太小，block剩餘空間就不能被使用了，就會導致磁碟空間浪費，所以在磁碟分割後，文件系統格式化前，請先仔細想想檔案系統的預計使用情況。
 

中介資料(metadata)

這些元素是為了維持檔案系統狀態而設計出來的，主要代表的是檔案系統的動態配置訊息，屬於描述性資訊。

1、superblock(超級區塊)

記錄檔案系統(filesystem)的整體訊息，包括inode/block的總量、使用量、剩餘量、大小、以及檔案系統的格式和相關資訊。

備註：整個檔案系統的基本資訊全部記錄在superblock，它的大小一般為1024Bytes，如果它死掉，將會花費大量的時間去補救哦！ ！ ！

2、block group(區塊群組)

試想一下，假如我們的磁碟容量高達數百G，當我們格式後，inode和block會非常龐大，為了便於管理，Ext檔案系統在格式化時，引入了區塊群組(block group)的概念，每個區塊群組都保持獨立inode/block/superblock，擁有固定數量的block，這樣就分成了一群最基礎的子檔案系統。

備註：superblock對於檔案系統太重要了，但檔案系統的superblock又只有一個，所以除了第一個block group含有superblock外，後續block group都可能會含有備份的superblock，目的就是為了避免superblock單點無法救援的問題。

3、block bitmap(區塊對照表)

一個block只能被一個檔案使用，當我們新增檔案時，肯定需要使用新的block來記錄檔案資料。那麼如何快速地知道，哪些block是新的呢？哪些block已經使用了的？ block bitmap就是這樣被設計出來，記錄所有使用和未使用的block號碼。同樣的，當我們刪除檔案時，先從block bitmap中找到對應的block號碼，然後更新標誌為未使用，最後釋放block。

inode bitmap(inode 對照表)

#和block bitmap一樣的設計概念，只不過它記錄地是已使用和未使用的inode號碼，這裡就不再敖述了。

group descriptor

#描述每個區段(block group)開始和結束的block號碼，以及說明每個區段(inodemap、blockmap、inode table)分別介於哪些block號碼之間。

列出目前系統所有被格式化的裝置：blkid

##挑選一個已格式化好的設備，查看檔案系統的詳細資訊：dumpe2fs /dev/vda1

##備註：透過上面的Magic簽名為0xEF53，說明我們的磁碟分割區是一個的ext2和ext3檔案系統。類似於透過檔案開頭的Magic，可以判斷檔案類型一樣。

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。

以上是深入了解Linux的標準檔案系統(Ext2/Ext3/Ext4)的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！