摘要

本文主要介绍了 ext4 文件系统。分为以下几个部分： ext4 的分区结构，inode 的作用，如何找到一个文件的数据块，软链接和硬链接。 初次之外，还介绍了扩展属性，以及操作扩展属性的命令。

ext4 的分区结构

ext4 文件系统是一种在 linux 中广泛使用的文件系统
ext4 分区的大致组成：
ext4分区结构.PNG
上述分区中每一部分的作用分别为：

超级块：超级块包含该文件系统的各种属性信息。超级块位于分区的固定为位置，在挂载时会最先读取这个块，相当于文件系统的入口。

inode表：inode表 区域的大小是固定的，每一个 inode表项 的大小也是固定的。inode表项 记载了文件的相关性信息，以及数据块的索引。

  • inode表项 的信息：文件的创建者，大小，访问权限等。不包括文件名称。

数据块：就是存放文件数据的地方。

ext4中文件分为两种：普通文件和目录文件，在 ls 中分别表示为 - 和 d

目录文件

目录文件：记录了 <文件名-inode号> 之间的对应关系，如下图所示：
目录文件的结构.PNG

在 ext4 中，inode号 就是文件的唯一标识，文件名只是一个标记 。
注1：移动文件和重命名文件并不会改变 inode 号，只会改变目录文件的记录。
注2：因为目录文件也是文件，所以目录和文件不能重名

查找一个文件的过程

在 ext4 文件系统中，查找一个文件，大致是以下的过程：

  • 在目录文件中找到对应项，得到 inode 号
  • 根据 inode 号，在 inode 表中找到对应表项，索引到文件块
  • 重复上述步骤

以查找 /home/charvl/main.cpp 文件为例：

根据目录文件和inode找到文件.PNG

硬链接和软链接

硬链接：硬链接的两个文件具有相同的 inode号，删除任意一个文件，都不会影响另一个文件的可用性。
添加硬链接，会在 inode 中增加引用计数
如图所示：在两个不同的目录下都有文件 acc ，两者的地位是相等的：

硬链接.PNG

软链接：软链接的两个文件具有不同的 inode号，软链接文件中记录的是源文件的路径。删除源文件，软链接文件也会不可用。

如图所示：在 目录1 和 目录2 下都有文件 acc，两者地位是不相等的：

软链接.PNG

值得一提的是，目录文件中自动存在两个文件 . 和 ..

  • . 文件是当前目录文件的硬链接
  • .. 文件是父目录的硬链接

如下图所示：dir 和 dir/. 具有相同的 inode 号

默认硬链接.PNG

扩展属性

什么是扩展属性：就是将一些键值对`<key, value>关联到文件。扩展属性需要底层文件系统的支持，ext4 是支持的。

扩展属性有命名空间的限制：system, security, trusted, user

如何使用扩展属性：需要在挂载时增加相应的选项，以 /home 目录为例：

  1. mount -o remount, acl, user_xatter /home

操作扩展属性的命令：setfattr, getfattr, attr