ifile怎么用(常见本地文件系统磁盘空间布局)
体育百科 2022-11-30 10:38www.1689878.com体育运动
文件系统的核心功能就是实现对磁盘空间的管理，要知道哪些空间可以用，哪些空间不可以用。
基于固定功能区
典型文件系统 Linux ExtX
ExtX将磁盘划分为等份的若干区域，这个区域被称为块组，磁盘空间的管理以块组为单位，以下是磁盘分区的布局图（以4K逻辑块大小为例），其中块组0最复杂，其他的相似。
ext2磁盘布局
概念说明
- 超级块存储文件系统级别的信息，比如逻辑块大小、挂载点等
- 块组描述符表ext文件系统每一个块组信息使用32字节描述，这32个字节称为块组描述符，所有块组的块组描述符组成块组描述符表GDT(group descriptor table)。假如block大小为4KB的文件系统划分了143个块组，每个块组描述符32字节，那么GDT就需要14332=4576字节即两个block来存放。
- 预留GDT块保留GDT用于以后扩容文件系统使用，防止扩容后块组太多，使得块组描述符超出当前存储GDT的blocks。
- inode索引节点，即索引数据的节点，一个inode对应一个文件，通常每个块组有若干的inode，称为inode表。
- 由于inode数量固定，且存储形式固定，可以根据偏移给与编号，即ino_id。
- 位图，包括数据块位图和inode位图，用来描述对应资源的使用，0表示未使用，1表示已经使用。
我们使用如下命令可以创建并格式化一个文件系统
brdd if=/dev/zero of=30m.file bs=1M count=30br
mkfs.ext2 30m.file -b 1K
然后使用dump2fs查看
Ext2 磁盘布局实例-1
如果块大小为4K，那么有如下块组
Ext2磁盘布局实例-2
原因ExtX使用逻辑块存储数据位图，当block = 1K时，对应的数据块位图可以管理1024 8个数据块，即1024 (1024 8) = 8M的空间，30M就需要4个块组；当block = 4K时，对应的数据块位图可以管理4 1024 8个数据块，即(4 1024) (4 1028 8) = 128M， 一个块组就可以。
基于非固定功能区
基于固定功能区的 磁盘空间管理布局空间智能清晰，便于手动进行丢失数据恢复，也容易出现资源不足的情况，比如海量小文件场景。
非固定功能区的磁盘空间管理也分为数据和元数据，元数据和数据的区域非固定，随着文件系统对资源的需求而动态分配，典型有XFS和NTFS。
XFS文件系统将磁盘划分为等份的区域，称为分配组（AG），XFS对每个分配组进行独立管理，AG的容量可以很大，最大可以达到1TB。
xfs磁盘布局
概念说明
XFS文件系统通过两个B 树来追踪空闲空间，一个是基于块编号索引，另一个是基于空闲块的大小索引。
- AGF（AG Free Space Block）:磁盘空间管理通过两个B 树来实现，一个B 树通过块的编号来管理，一个B 树通过剩余块的大小来管理，通过两个不同的B 树实现对剩余空间的快速查找。
- AGI（AG Inode Management）通过一个B 树管理inode，将64个inode（默认大小是256字节）打包为一个块（chunk），改块作为B 树的一个叶子节点。inode的位置不固定，其编号分为相对inode编号和绝对inode编号两种。相对inode编号是指针对AG的编号，绝对inode编号是在整个文件系统中的编号。
- AGFL（AG Free List）包含了在AG空间内一个存放指向预留空间的块指针的数组。这个空间不能用于任何类型的用户数据。
基于数据追加的磁盘空间管理
前面的磁盘布局方式都是原地修改，在随机IO比较多的情况下，不太适合SS设备，基于数据追加的磁盘布局方式，对数据的变更并非在原地修改，而是追加写的方式写到后面的剩余空间，将随机写转化为顺序写。比如NILFS2。
NILFS2将磁盘划分为若干的Segment，Segment默认大小是8M。
NILFS2磁盘布局
NILFS2将文件分为若干类，分别是常规文件、目录文件、链接文件和元数据文件。而元数据文件包括
- inode文件（ifile）存储inode
- 检查点文件（cpfile）存储检查点
- 段使用文件（sufile）存储段的使用状态
- 数据地址转换文件（DAT）虚拟块号和常规块号的映射
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ExtX将磁盘划分为等份的若干区域，这个区域被称为块组，磁盘空间的管理以块组为单位，以下是磁盘分区的布局图（以4K逻辑块大小为例），其中块组0最复杂，其他的相似。
ext2磁盘布局
概念说明
- 超级块存储文件系统级别的信息，比如逻辑块大小、挂载点等
- 块组描述符表ext文件系统每一个块组信息使用32字节描述，这32个字节称为块组描述符，所有块组的块组描述符组成块组描述符表GDT(group descriptor table)。假如block大小为4KB的文件系统划分了143个块组，每个块组描述符32字节，那么GDT就需要14332=4576字节即两个block来存放。
- 预留GDT块保留GDT用于以后扩容文件系统使用，防止扩容后块组太多，使得块组描述符超出当前存储GDT的blocks。
- inode索引节点，即索引数据的节点，一个inode对应一个文件，通常每个块组有若干的inode，称为inode表。
- 由于inode数量固定，且存储形式固定，可以根据偏移给与编号，即ino_id。
- 位图，包括数据块位图和inode位图，用来描述对应资源的使用，0表示未使用，1表示已经使用。
我们使用如下命令可以创建并格式化一个文件系统
brdd if=/dev/zero of=30m.file bs=1M count=30br mkfs.ext2 30m.file -b 1K
然后使用dump2fs查看
Ext2 磁盘布局实例-1
如果块大小为4K，那么有如下块组
Ext2磁盘布局实例-2
原因ExtX使用逻辑块存储数据位图，当block = 1K时，对应的数据块位图可以管理1024 8个数据块，即1024 (1024 8) = 8M的空间，30M就需要4个块组；当block = 4K时，对应的数据块位图可以管理4 1024 8个数据块，即(4 1024) (4 1028 8) = 128M， 一个块组就可以。
基于非固定功能区
基于固定功能区的 磁盘空间管理布局空间智能清晰，便于手动进行丢失数据恢复，也容易出现资源不足的情况，比如海量小文件场景。
非固定功能区的磁盘空间管理也分为数据和元数据，元数据和数据的区域非固定，随着文件系统对资源的需求而动态分配，典型有XFS和NTFS。
XFS文件系统将磁盘划分为等份的区域，称为分配组（AG），XFS对每个分配组进行独立管理，AG的容量可以很大，最大可以达到1TB。
xfs磁盘布局
概念说明
XFS文件系统通过两个B 树来追踪空闲空间，一个是基于块编号索引，另一个是基于空闲块的大小索引。
- AGF（AG Free Space Block）:磁盘空间管理通过两个B 树来实现，一个B 树通过块的编号来管理，一个B 树通过剩余块的大小来管理，通过两个不同的B 树实现对剩余空间的快速查找。
- AGI（AG Inode Management）通过一个B 树管理inode，将64个inode（默认大小是256字节）打包为一个块（chunk），改块作为B 树的一个叶子节点。inode的位置不固定，其编号分为相对inode编号和绝对inode编号两种。相对inode编号是指针对AG的编号，绝对inode编号是在整个文件系统中的编号。
- AGFL（AG Free List）包含了在AG空间内一个存放指向预留空间的块指针的数组。这个空间不能用于任何类型的用户数据。
基于数据追加的磁盘空间管理
前面的磁盘布局方式都是原地修改，在随机IO比较多的情况下，不太适合SS设备，基于数据追加的磁盘布局方式，对数据的变更并非在原地修改，而是追加写的方式写到后面的剩余空间，将随机写转化为顺序写。比如NILFS2。
NILFS2将磁盘划分为若干的Segment，Segment默认大小是8M。
NILFS2磁盘布局
NILFS2将文件分为若干类，分别是常规文件、目录文件、链接文件和元数据文件。而元数据文件包括
- inode文件（ifile）存储inode
- 检查点文件（cpfile）存储检查点
- 段使用文件（sufile）存储段的使用状态
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