前言

       前段时间做linux虚拟化相关的项目，需要实现一个功能，通过linuxExt3\4文件系统中文件的inode号，计算出该文件在linux文件系统的磁盘块号（blocks）以及扇区号（sectors），基本上算是对linux的EXT文件系统有了较深的理解。这样的一个工作，花费了我很长的时间，网上只是关于文件系统的资料比较多，但牵扯到具体的计算，基本上没有资料。因此，我想在这里，把自己前一段时间的工作成果分享出来，或许能给以后在这方面研究的朋友们一些帮助。

文件inode号

       在介绍EXT文件系统之前，我想先对文件的inode号进行一下说明。

       文件存储在硬盘上，硬盘的最小存储单位叫做扇区（sector）。每个扇区的大小不一，常见512KB。操作系统读取硬盘的时候，不会一个个扇区地读取，这样效率太低，而是一次性连续读取多个扇区，即一次性读取一个"块"（block）。这种由多个扇区组成的"块"，是文件存取的最小单位。"块"的大小，最常见的是4KB，即连续八个 sector组成一个 block。文件数据就存放在磁盘块中，inode作为文件的元信息，存储则文件创建者，创建日期，大小，读写权限等。每个文件对应一个唯一inode号。

       每个inode节点的大小，一般是128字节或256字节。inode节点的总数，在格式化时就给定，一般是每1KB或每2KB就设置一个inode。假定在一块1GB的硬盘中，每个inode节点的大小为128字节，每1KB就设置一个inode，那么inode table的大小就会达到128MB，占整块硬盘的12.8%。

EXT文件系统结构

       可以看出来，这里的数字全是以16进制进行的。跟我们之前分析的文件系统磁盘结构一样，刚开始有1000字节的空白，代表的是启动块。从第0X400（即第1000字节）开始，就到了第一个块组的范围，第一个块组的头部是超级块，也就是说，从0X400开始，就是第一个超级块。前四个字节是01cee000=30334976（之前说过的小端序）,这四个字节代表的是inode count，inode的个数，可以看出来，与刚才在块组信息里面的inode个数一致；接下来四个字节是block count总块数，0X073b0b00=121309952,同样和之前的块组信息里面的总块数一致。这里我只是给大家提供一种方法，如何找到文件系统的数据结构中的各个字段，下面还有很多，朋友们可以自行验证找到所有字段来获取想要得到的信息。需要注意的是各个字段的长度。

块组描述符

       Group Descriptor Tabel 每个块组都有一个专门的数据结构用来描述整个块组的相关信息，即块组描述表，它紧跟在超级块后面的一个块，其每一项称为组描述符，是一个大小为32字节的数据结构。记录组中块位图所在的块号、索引节点位图所在的块号、索引节点表的第一个块号等。

       块组描述符的数据结构如下图：

       还是从之前的块组信息中看到 ：Primary superblock at 0, Group descriptors at 1-29，第二块就是快组描述符的位置了。由于每个块大小为4096字节，所以在0x1000开始为第二块，即快组描述符的开始。

       这样我们可以对照数据结构，在这些字节码中，找到需要的信息。

其他结构

       Block Bitmap 即此块组中的块位图，记录此组中的哪些块已经被占用，在分配块时使用。

       Inode Bitmap 即此块组中的索引节点位图，记录本组中的哪些索引节点已经被占用。

       Inode Table 即此块组中的索引节点表，每一项是一个文件的索引，即Inode，记录此文件的相关信息，其中本文最为关心的是地41~100字节，记录着文件所占数据库的信息。

       Data Blocks 即此块组中的数据块，可供分配给各个文件使用。

       在这篇文章中说明了如何查找文件系统中的相关信息的数据结构，接下来探讨如何通过inode计算出文件所在的磁盘块号和扇区号。