- [块组初始化延迟(Lazy Block Group Initialization)](#块组初始化延迟lazy-block-group-initialization)

- [特殊的节点(Special inodes)](#特殊的节点special-inodes)

- [块和节点分配策略(Block and Inode Allocation Policy)](#块和节点分配策略block-and-inode-allocation-policy)

- [校验和(Checksums)](#校验和checksums)

- [(Bigalloc)](#bigalloc)

- [(inline Data)](#inline-data)

- [块和节点位图(Block and inode Bitmaps)](#块和节点位图block-and-inode-bitmaps)

- [节点表(Inode Table)](#节点表inode-table)

- [节点大小（Inode Size）](#节点大小inode-size)

- [查找节点（Finding an Inode）](#查找节点finding-an-inode)

- [节点时间戳（Inode Timestamps）](#节点时间戳inode-timestamps)

- [`inode.i_block` 内容（The Contents of inode.i_block）](#inodei_block-内容the-contents-of-inodei_block)

- [符号连接（Symbolic Links）](#符号连接symbolic-links)

- [直接/间接块寻址（Direct/Indirect Block Addressing）](#直接间接块寻址directindirect-block-addressing)

- [Extent Tree](#extent-tree)

- [内联数据（Inline Data）](#内联数据inline-data)

- [目录实体（Directory Entries）](#目录实体directory-entries)

- [线性目录（Linear (Classic) Directories）](#线性目录linear-classic-directories)

- [hash tree 目录](#hash-tree-目录)

- 每个分区可以装载不同的文件系统, 下面介绍都以 Ext4 为例。

- Ex4 文件系统将磁盘分为一系列块组(block groups)。为了减少磁盘碎片带来的性能问题，减少寻道时间，块分配器总是尝试将每个文件的所有块分配到同一个块组中。块组的大小由超级块中的属性来定义，通常是 `8 * block_size_in_bytes` 对于块大小为 4Kb 的磁盘来说，每一个组可以包含 32768 个 block，总共 128Mb。块组的数目为磁盘空间除以块组大小

- 每个块组的磁盘布局都基本相同，下面就块组 0 做简单介绍

- 1024 bytes 的 Group 0 Padding（boot block）只有 块组0 有，用于装载该分区的操作系统。

- 超级块(super block)包含文件系统的所有关键参数。

- Group Descriptors。用于记录块组内部相关的信息。

- Reserved GDT Blocks。用于文件系统未来的拓展

- Data Block Bitmap。用于记录块组内部数据块的使用情况。

- inode Bitmap。用于记录 inode table 中的 inode 的使用情况。

- inode table

- Data Block

在 Ext4 中除日志以外的数据都是以小端法存储的。

当没有 `META_BG` 选项时，为了安全考虑，所有的块组描述符都有一份副本存放在第一个块组中，块组默认大小是 128MB(2^27 bytes)，块组描述符是 64 bytes, 所以 ext4 最多能有 2^27 / 64 = 2^21 个块组，这限制了文件系统的大小为 2^21 * 128MB = 256TB。

为了解决这个问题，引入了元块组(`META_BG`)的特性。一个 block 4kb ，可以容纳 64 个块组的描述符，ext4 文件系统以 64 个块组为单位组成一个个元块组，元块组的 64 个块组描述符都放在该元块组的第一个块组中，块组描述符的备份可以放在第二个块组和最后一个块组中。这样就将块组描述符从第一个块组移动到了整个文件系统。文件系统支持的大小从 256TB 增加到了 512PB(2^32 Block groups)。

Ext4 提供了 3 个块组描述符标识来启用该特性。

`INODE_UNINIT` 和 `BLOCK_UNINIT` 标识

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在一个块组中，拥有固定位置的数据结构只有超级块和块组描述符。

`flex_bg` 和 `meta_bg` 并不是互斥关系。

ext4 64-bits 特性未开启时占用 32 bytes，开启时占用 64 bytes。

位图用来记录数据块和 inode 节点的使用情况。

位图中 1 bit 表示一个数据块或 inode 表中的一个节点的使用情况

在常规的 UNIX 文件系统中， 节点存储文件所有的元数据（时间戳、块映射、拓展属性等等），目录使用另外的数据结构存储。为了找到一个文件的信息，首先要找到文件所在的目录，然后加载该文件的 inode 节点。

为了性能方面的考虑，ext4 存储一部分文件属性到目录实体。

节点表是 inode 节点的线性数组。节点表被分配足够的空间来存放至少 `sb.s_inode_size * sb.s_inodes_per_group` bytes 的节点信息。一个节点所在的块组号可以用 `(inode_number - 1) / sb.s_inodes_per_group` 来计算，在节点表中的偏移量为 `(inode_number - 1) % sb.s_inodes_per_group`

节点属性较多，请查阅文档。

节点大小由超级块中的 `s_inode_size` 决定，默认为 256 bytes。

block group = `(inode_number - 1) / sb.s_inodes_per_group`

inode table index = `(inode_number - 1) % sb.s_inodes_per_group`

byte address in the inode table = (inode table index) * `sb->s_inode_size`

inode 节点中记录了四个时间戳，分别是 inode 修改时间(inode change time - ctime)，访问时间(access time - atime)，数据修改时间(data modification time - mtime)，删除时间(deletion time - dtime)。这四个域都是 32 位有符号数，代表了从 Unix 纪元(1970-01-01 00:00:00 GMT)所经过的秒数。会在 2038 年溢出。

如果 inode 节点大于 128 bytes 并且多出的部分足够的话，会将 ctime、atime、mtime 拓宽到 64 位。在拓展的 32 位中，低 2 bit 会与原有的 32 位组合，用来表示秒数，高 30 bits用来提供纳秒级的精度。溢出时间从 2038 年延迟到了 2446 年

在 inode 节点中 i_block[EXT4_N_BLOCKS=15] 域 一共 60 bytes,通常情况下用来记录文件块的索引信息。

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见上图

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1. [Inode Structure in EXT4 filesystem](https://selvamvasu.wordpress.com/2014/08/01/inode-vs-ext4/)

1. [Linux/Unix 系统编程手册]()