Linux ext2文件系统磁盘布局详解

ext2(Second Extended File System)是Linux早期广泛使用的文件系统，虽然现在大多被ext3/ext4取代，但理解其磁盘布局对学习Linux文件系统很有帮助。

ext2磁盘整体结构

ext2文件系统将磁盘划分为多个块组(Block Group)，每个块组包含以下部分：

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| Boot Sector (可选)             |
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| Superblock (超级块)            |
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| Group Descriptors (块组描述符表)|
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| Data Block Bitmap (数据块位图)  |
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| Inode Bitmap (inode位图)       |
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| Inode Table (inode表)          |
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| Data Blocks (数据块)           |
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关键组成部分详解

1. 超级块(Superblock)

• 存储文件系统的全局信息
• 主要包含：
  • 文件系统大小
  • 块大小(通常1KB/2KB/4KB)
  • 块组数量
  • 空闲块和inode数量
  • 挂载时间、写入时间等元数据
• 通常位于第一个块组开头，其他块组可能有备份

2. 块组描述符表(Group Descriptors)

• 描述每个块组的信息
• 每个描述符包含：
  • 数据块位图位置
  • inode位图位置
  • inode表位置
  • 空闲块和inode数量
  • 目录数量等

3. 块位图(Block Bitmap)

• 每个块组一个
• 每个bit表示对应数据块是否被使用
• 1表示已使用，0表示空闲

4. inode位图(inode Bitmap)

• 每个块组一个
• 每个bit表示对应inode是否被使用
• 1表示已使用，0表示空闲

5. inode表(inode Table)

• 存储文件元数据和数据块指针
• 每个inode包含：
  • 文件类型(常规文件、目录、符号链接等)
  • 权限(rwx)
  • 所有者UID/GID
  • 大小
  • 时间戳(创建、修改、访问)
  • 数据块指针(12个直接指针+1个间接指针+1个双重间接指针+1个三重间接指针)

6. 数据块(Data Blocks)

• 实际存储文件内容或目录条目
• 目录数据块包含目录条目(dirent)列表：
  • inode号
  • 条目长度
  • 名称长度
  • 文件名

ext2文件查找过程示例

1. 通过路径/home/user/file.txt查找文件：
2. 从根目录inode(通常为2号)开始
3. 读取根目录数据块，查找"home"条目
4. 获取home目录的inode号
5. 读取home目录数据块，查找"user"条目
6. 获取user目录的inode号
7. 读取user目录数据块，查找"file.txt"条目
8. 获取file.txt的inode号
9. 通过file.txt的inode找到数据块位置

ext2的局限性

• 没有日志功能(ext3/ext4添加)
• 最大文件系统大小和文件大小有限制
• 性能不如后续版本
• 不支持扩展属性等现代特性

理解ext2的磁盘布局是学习Linux文件系统的基础，后续的ext3/ext4在其基础上增加了日志等功能，但基本结构保持相似。