Ext2 文件系统的硬盘布局

3.2 Group Descriptors

我们继续往下，看跟在 super block 后面的一堆 group descriptors。首先注意到 super block 是从 byte 1024 开始，一共有 1024 bytes 那么大。而 group descriptors 是从 super block 后面的第一个 block 开始。也就是说，如果 super block 是在 block 0，那么 group descriptors 就是从 block 1 开始；如果 super block 是在 block 1，那么 group descriptors 就是从 block 2 开始。因为 super block 一共只有 1024 bytes 那么大，所以不会超出一个 block 的边界。如果一个 block 正好是 1024 bytes 那么大的话，我们看到 group descriptors 就是紧跟在 super block 后面的了，没有留一点空隙。而如果一个 block 是 4096 bytes 那么大的话，那么在 group descriptors（从 byte 4096 开始）和 super block 的结尾之间，就有一定的空隙（4096 - 2048 bytes）。

那么硬盘分区上一共有多少个 block group，或者说一共有多少个 group descriptors，这我们要在 super block 中找答案。super block 中的 s_blocks_count 记录了硬盘分区上的 block 的总数，而 s_blocks_per_group 记录了每个 group 中有多少个 block。显然，文件系统上的 block groups 数量，我们把它记作 G，G = (s_blocks_count - s_first_data_block - 1) / s_blocks_per_group + 1。为什么要减去 s_first_data_block，因为 s_blocks_count 是硬盘分区上全部的 block 的数量，而在 s_first_data_block 之前的 block 是不归 block group 管的，所以当然要减去。最后为什么又要加一，这是因为尾巴上可能多出来一些 block，这些 block 我们要把它划在一个相对较小的 group 里面。

注意，硬盘分区上的所有这些 group descriptors 要能塞在一个 block 里面。也就是说 groups_count * descriptor_size 必须小于等于 block_size。

知道了硬盘分区上一共有多少个 block group，我们就可以把这么多个 group descriptors 读出来了。先来看看 group descriptor 是什么样子的。

struct ext3_group_desc
{
 __u32 bg_block_bitmap;      /* block 指针指向 block bitmap */
 __u32 bg_inode_bitmap;      /* block 指针指向 inode bitmap */
 __u32 bg_inode_table;       /* block 指针指向 inodes table */
 __u16 bg_free_blocks_count; /* 空闲的 blocks 计数 */
 __u16 bg_free_inodes_count; /* 空闲的 inodes 计数 */
 __u16 bg_used_dirs_count;   /* 目录计数 */
 __u16 bg_pad;               /* 可以忽略 */
 __u32 bg_reserved[3];       /* 可以忽略 */
};
 

每个 group descriptor 是 32 bytes 那么大。从上面，我们看到了三个关键的 block 指针，这三个关键的 block 指针，我们已经在前面都提到过了。

3.3 Inode

前面都准备好了以后，我们现在终于可以开始读取文件了。首先要读的，当然是文件系统的根目录。注意，这里所谓的根目录，是相对于这一个文件系统或者说硬盘分区而言的，它并不一定是整个 Linux 操作系统上的根目录。这里的这个 root 目录存放在一个固定的 inode 中，这就是文件系统上的 inode 2。需要提到 inode 计数同 block 计数一样，也是全局性质的。这里需要特别注意的是，inode 计数是从 1 开始的，而前面我们提到过 block 计数是从 0 开始，这个不同在开发程序的时候要特别留心。（这一奇怪的 inode 计数方法，曾经让本文作者大伤脑筋。）

那么，我们先来看一下得到一个 inode 号数以后，怎样读取这个 inode 中的用户数据。在 super block 中有一个字段 s_inodes_per_group 记载了每个 block group 中有多少个 inode。用我们得到的 inode 号数除以 s_inodes_per_group，我们就知道了我们要的这个 inode 是在哪一个 block group 里面，这个除法的余数也告诉我们，我们要的这个 inode 是这个 block group 里面的第几个 inode；然后，我们可以先找到这个 block group 的 group descriptor，从这个 descriptor，我们找到这个 group 的 inode table，再从 inode table 找到我们要的第几个 inode，再以后，我们就可以开始读取 inode 中的用户数据了。