今天主要介紹一下Linux系統的文件系統，一起來看看吧~

網上看到的一張完整的文件系統圖，如下：

首先，該圖中有Boot Block、Super Block、GDT、Reserver GDT這幾個概念，下面會分别介紹它們。

然後，圖中指明了塊組中每個部分占用的block數量，除了superblock、bmap、imap能确定占用1個block，其他的部分都不能确定占用幾個block。

最後，圖中指明了Superblock、GDT和Reserved GDT是同時出現且不一定存在于每一個塊組中的，也指明了bmap、imap、inode table和data blocks是每個塊組都有的。

即上圖中的Boot Block部分，也稱為boot sector。它位于分區上的第一個塊，占用1024字節，并非所有分區都有這個boot sector，隻有裝了操作系統的主分區和裝了操作系統的邏輯分區才有。裡面存放的也是boot loader，這段boot loader稱為VBR(主分區裝操作系統時)或EBR(擴展分區裝操作系統時)，這裡的Boot loader和mbr上的boot loader是存在交錯關系的。開機啟動的時候，首先加載mbr中的bootloader，然後定位到操作系統所在分區的boot serctor上加載此處的boot loader。如果是多系統，加載mbr中的bootloader後會列出操作系統菜單，菜單上的各操作系統指向它們所在分區的boot sector上。

但是，這種方式的操作系統菜單早已經棄之不用了，而是使用grub來管理啟動菜單。盡管如此，在安裝操作系統時，仍然有一步是選擇boot loader安裝位置的步驟。

既然一個文件系統會分多個塊組，那麼文件系統怎麼知道分了多少個塊組呢？每個塊組又有多少block多少inode号等等信息呢？還有，文件系統本身的屬性信息如各種時間戳、block總數量和空閑數量、inode總數量和空閑數量、當前文件系統是否正常、什麼時候需要自檢等等，它們又存儲在哪裡呢？

毫無疑問，這些信息必須要存儲在block中。存儲這些信息占用1024字節，所以也要一個block，這個block稱為超級塊(superblock)，它的block号可能為0也可能為1。如果block大小為1K，則引導塊正好占用一個block，這個block号為0，所以superblock的号為1；如果block大小大于1K，則引導塊和超級塊同置在一個block中，這個block号為0。總之superblock的起止位置是第二個1024(1024-2047)字節。

使用df命令讀取的就是每個文件系統的superblock，所以它的統計速度非常快。相反，用du命令查看一個較大目錄的已用空間就非常慢，因為不可避免地要遍曆整個目錄的所有文件。

superblock對于文件系統而言是至關重要的，超級塊丢失或損壞必将導緻文件系統的損壞。

既然文件系統劃分了塊組，那麼每個塊組的信息和屬性元數據又保存在哪裡呢？

ext文件系統每一個塊組信息使用32字節描述，這32個字節稱為塊組描述符，所有塊組的塊組描述符組成塊組描述符表GDT(group descriptor table)。

雖然每個塊組都需要塊組描述符來記錄塊組的信息和屬性元數據，但是不是每個塊組中都存放了塊組描述符。ext文件系統的存儲方式是：将它們組成一個GDT，并将該GDT存放于某些塊組中，存放GDT的塊組和存放superblock和備份superblock的塊相同，也就是說它們是同時出現在某一個塊組中的。讀取時也總是讀取Group0中的塊組描述符表信息。

假如block大小為4KB的文件系統劃分了143個塊組，每個塊組描述符32字節，那麼GDT就需要143*32=4576字節即兩個block來存放。這兩個GDT block中記錄了所有塊組的塊組信息，且存放GDT的塊組中的GDT都是完全相同的。

下圖是一個塊組描述符的信息(通過dumpe2fs獲取)。

保留GDT用于以後擴容文件系統使用，防止擴容後塊組太多，使得塊組描述符超出當前存儲GDT的blocks。保留GDT和GDT總是同時出現，當然也就和superblock同時出現了。

例如前面143個塊組使用了2個block來存放GDT，但是此時第二個block還空餘很多空間，當擴容到一定程度時2個block已經無法再記錄塊組描述符了，這時就需要分配一個或多個Reserved GDT的block來存放超出的塊組描述符。

由于新增加了GDT block，所以應該讓每一個保存GDT的塊組都同時增加這一個GDT block，所以将保留GDT和GDT存放在同一個塊組中可以直接将保留GDT變換為GDT而無需使用低效的複制手段備份到每個存放GDT的塊組。

同理，新增加了GDT需要修改每個塊組中superblock中的文件系統屬性，所以将superblock和Reserved GDT/GDT放在一起又能提升效率。

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