节点位图和节点

6.2.4　EXT2 i节点位图和i节点

i节点位图的作用类同于“块位图”，不同的是每一个位对应“i节点表”里的一个i节点而不是块。i节点位图反映了i节点表中各个表项的使用情况，它的一位(bit)表示i节点表的一个表项，若某位为1表示对应的表项已占用，为0表示表项空闲。每一个块组有一个i节点位图，它的位置可以通过块组描述符里的“bg_inode_bitmap”得知。当i节点表被建立时，所有的保留i节点被标记为已用。

i节点位图也装入一个高速缓存中。在ext2_sb_info结构中：

s_loaded_inode_bitmaps：装入高速缓存的inode位图的数目；

s_block_inode_number[]：装入高速缓存的inode位图的块组号；

s_inode_bitmap[]：相应inode位图在高速缓存中的地址。

两个数组大小EXT2_MAX_GROUP_LOAD（当前值为8）。

i节点表用于跟踪定位每个文件。文件的位置，大小，类型和访问权限均保存在i节点中。然而文件名并不保存在i节点里，在i节点表里，是依赖文件的i节点号来管理所有文件的。

一个块组中所有文件的i节点形成了i节点表，表项的序号就是i节点号。一个块组只有一个i节点表且此表可以通过相关的块组描述符里的“bg_inode_table”得知。一个表共有s_inodes_per_group个inode。每个inode包含关于在系统里单个物理文件的信息。一个文件可以是一个目录，一个套接字，一个缓冲区，一个字符或者是块设备，符号连接成一个正常文件。所以，一个inode可以看做是与一个实体相关的信息块，描述它在磁盘的位置、大小、属主。在EXT2文件系统中i节点是基本的构件，它表示文件系统树型结构的节点。每一个节点是一个文件或目录。在Linux中EXT2文件系统的i节点定义为struct ext2_inode。该定义在/include/linux/ext2_fs.h中。

struct ext2_inode {

　　__le16　i_mode;　/*16位值指出文件类型和访问权限*/

　　__le16　i_uid;　　/*16位值文件主用户标识符*/

　　__le32　i_size;　 /*32位以字节为单位的文件大小*/

　　__le32　i_atime;　/*文件最近被访问的时间距离1970年1月1日的秒数*/

　　__le32　i_ctime;　/*文件建立的时间距离1970年1月1日的秒数*/

　　__le32　i_mtime; /*文件被修改的时间距离1970年1月1日的秒数*/

　　__le32　i_dtime;　/*文件被删除的时间距离1970年1月1日的秒数*/

　　__le16　i_gid;　 /*指出组曾经访问过此文件*/

　　__le16　i_links_count;　/*表示此inode被连接的次数*/

　　__le32　i_blocks;　/*表示与此文件数据关联的保留块个数(块大小为512bytes)*/

　　__le32　i_flags;　 /*文件标志*/

　　union {

　　　struct {

　　　　__le32　l_i_reserved1;

　　　} linux1;　/* 32bit目前保留*/

　　　struct {

　　　　__le32　h_i_translator;

　　　} hurd1;/* 32位的“翻译者”标签*/

　　　struct {

　　　　__le32　m_i_reserved1;

　　　} masix1; /* 32位目前保留*/

　　} osd1;　/*32位操作系统依赖的值*/

　　__le32　i_block[EXT2_N_BLOCKS];/*数据块指针数组*/

　　__le32　i_generation;　/*文件版本(用于NFS)*/

　　__le32　i_file_acl;　/*文件访问控制链表 （Linux2.0以后版本不再使用）*/

　　__le32　i_dir_acl;　 /*目录访问控制链表（Linux2.0以后版本不再使用）*/

　　__le32　i_faddr;　/*用于表示文件最后一个片段（Fragment）的位置*/

　　union {

　　　struct {

　　　　__u8　 l_i_frag; /*段（Fragment）号*/

　　　　__u8 　l_i_fsize;　/*段（Fragment）大小*/

　　　　__u16　i_pad1;

　　　　__le16　l_i_uid_high; /*用户ID的高16位*/

　　　　__le16　l_i_gid_high; /*组ID的高16位*/

　　　　__u32　l_i_reserved2;

　　　} linux2;

　　　struct {

　　　　__u8　 h_i_frag;　/* 段（Fragment）号*/

　　　　__u8　 h_i_fsize;　/* 段（Fragment）大小*/

　　　　__le16　h_i_mode_high;

　　　　__le16　h_i_uid_high; /* 用户ID的高16位*/

　　　　__le16　h_i_gid_high; /* 组ID的高16位*/

　　　　__le32　h_i_author;

　　　} hurd2;

　　　struct {

　　　　__u8　 m_i_frag;　/*每块中的片段（Fragment）数*/

　　　　__u8　 m_i_fsize;　/*片段大小*/

　　　　__u16　m_pad1;/* 填充*/

　　　　__u32　m_i_reserved2[2];/* 保留*/

　　　} masix2;

　　} osd2; /*96位操作系统依赖的结构*/

};

其中，i_mode指定了inode文件的类型和访问权限：

S_IFREG　　普通文件

S_IFBLK　　块设备文件

S_IFDIR　　　目录文件

S_IFCHR　　字符设备文件FIFO文件

S_IFLNK　　符号链接文件

S_ISUID　　访问权限设定为用户id

S_ISGID　　访问权限设定为用户组id

i_block[]指针数组，指向文件内容所在的数据块。i_block[]数组共有15个指针，前12个指针直接指向数据块称为直接块指针，后3个指针分别是一次间接块指针，二次间接块指针和三次间接块指针，参见图6-2。

i_flags是文件属性的标志：

EXT2_SECRM_FL 完全删除标志。

EXT2_UNRM_FL　　　可恢复删除标志。

EXT2_COMPR_FL 文件压缩标志。

EXT2_SYNC_FL　　 同步更新标志。

EXT2_IMMUTABLE_FL 不允许修改标志。

EXT2_APPEND_FL　　追加写标志。

EXT2_NODUMP_FL　　非转储标志。

EXT2_NOATIME_FL　　不变更文件访问时间atime 。

图6-2　EXT2 i节点结构

EXT2文件系统的i节点与文件一起存放在外存，在系统运行时，把EXT2的i节点写入内存建立映像，该内存映像定义为ext2_inode_info 结构，在include/linux/ext2_fs_i.h中，共程序如下所示：

struct ext2_inode_info {

　__u32 i_data[15];　 /* 数据块指针数组 */

　__u32 i_flags;　 　/* 文件标志（属性）*/

　__u32 i_faddr;　　 /* Fragment （片）地址 */

　__u8 i_frag_no;　　/* Fragment （片）号 */

　__u8 i_frag_size;　　/* Fragment （片）大小 */

　__u16 i_osync;　　　/* 同步标志 */

　__u32 i_file_acl;　　/* 文件访问控制链表 */

　__u32 i_dir_acl;　　 /* 目录访问控制链表 */

　__u32 i_dtime;　　　 /* 文件删除时间 */

　__u32 i_version;　　 /* 文件版本 */

　__u32 i_block_group;/* inode所在块组号 */

　__u32 i_next_alloc_block; 　/* 下一个要分配的块 */

　__u32 i_next_alloc_goal;　　/*下一个要分配的对象 *／

　__u32 i_prealloc_block;　　／* 预留块首地址 */

　__u32 i_prealloc_count;　　/* 预留计数 */

　int i_new_inode:1;　　　　　/* 标志，是否为新分配的inode */

};