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  • ext2文件系统

      上一遍博文的重点其实将ext2整体的组织框架，我们知道了ext2文件系统由块组组成，每个块组里面的组织形式。我们甚至直接把超级块和组描述符里面的内容，用十六进制形式展现了出来。这篇博文主要讲述如何mke2fs生成合适需要的ext2 文件系统，基本就是参数选择的问题。
     
         mke2fs 常用的几个参数有：
     
        1)    -b     block-size .
     
        块大小是ext2文件系统比较重要的一个参数，目前只支持1024、2048和4096。上篇博文讲到了其中的一点，就是块大小决定了每个块组最多管理多少个block块。因为块组中用1个block作为位图来之时该块组的某一块是否空闲。
     
          1024----最多有8K个块----------块组大小为8M字节   （1024字节/block*8K块）
          2048----最多有16K个块---------块组大小为32M字节
          4096----最多有32K个快----------块组大小为128M字节
     
        说block-size重要，不光是因为他决定了块组的一些属性，她还决定了一个ext2文件的属性（最大长度）。我们知道Inode中有个长度为15的数组指向文件的数据存储的块。前12个为直接指针，指向了数据所在的block块。第13 个数组元素是1级间接指针，第14个数组元素为二级间接指针，第15个元素为三级间接指针，通过间接指针，ext2支持的文件最大长度获得了极大的扩展。
        文件的组织形式不是这篇博文的重点，我们掠过不细讲

    表 1. 各种数据块对应的文件寻址范围
    块大小 直接寻址 间接寻址 二次间接寻址 三次间接寻址
    1024 12KB 268KB 64.26MB 16.06GB
    2048 24KB 1.02MB 513.02MB 265.5GB
    4096 48KB 4.04MB 4GB ~ 4TB
      
        默认情况下为1024。blocksize决定了，总的块数也就决定了（在磁盘空间一定的情况下。比如我们空间就是500MB）。
    1. linux-tods:/mnt/bean # mke2fs /dev/loop0
    2. mke2fs 1.41.9 (22-Aug-2009)
    3. Filesystem label=
    4. OS type: Linux
    5. Block size=1024 (log=0)
    6. Fragment size=1024 (log=0)
    7. 128016 inodes, 512000 blocks
    8. 25600 blocks (5.00%) reserved for the super user
    9. First data block=1
    10. Maximum filesystem blocks=67633152
    11. 63 block groups
    12. 8192 blocks per group, 8192 fragments per group
    13. 2032 inodes per group
    14. Superblock backups stored on blocks: 
    15.     8193, 24577, 40961, 57345, 73729, 204801, 221185, 401409
    17. Writing inode tables: done 
    18. Writing superblocks and filesystem accounting information: done
    20. This filesystem will be automatically checked every 26 mounts or
    21. 180 days, whichever comes first. Use tune2fs -c or -i to override.
     
    或者
    linux-tods:/mnt/bean # tune2fs -l /dev/loop0
    tune2fs 1.41.9 (22-Aug-2009)
    Filesystem volume name:   <none>
    Last mounted on:          <not available>
    Filesystem UUID:          8feecddf-756d-427f-9018-7993119aced5
    Filesystem magic number:  0xEF53
    Filesystem revision #:    1 (dynamic)
    Filesystem features:      ext_attr resize_inode dir_index filetype sparse_super
    Filesystem flags:         signed_directory_hash 
    Default mount options:    (none)
    Filesystem state:         clean
    Errors behavior:          Continue
    Filesystem OS type:       Linux
    Inode count:              128016
    Block count:              512000
    Reserved block count:     25600
    Free blocks:              493526
    Free inodes:              128005
    First block:              1
    Block size:               1024
    Fragment size:            1024
         用户可以修改成4096，这样的话，总块数一会跟着变化从512000变成了128000.

    1. linux-tods:/mnt/bean # mke2fs -b 4096 /dev/loop0
    2. mke2fs 1.41.9 (22-Aug-2009)
    3. Filesystem label=
    4. OS type: Linux
    5. Block size=4096 (log=2)
    6. Fragment size=4096 (log=2)
    7. 128000 inodes, 128000 blocks
    8. 6400 blocks (5.00%) reserved for the super user
    9. First data block=0
    10. Maximum filesystem blocks=134217728
    11. 4 block groups
    12. 32768 blocks per group, 32768 fragments per group
    13. 32000 inodes per group
    14. Superblock backups stored on blocks: 
    15.     32768, 98304
    17. Writing inode tables: done 
    18. Writing superblocks and filesystem accounting information: done
    20. This filesystem will be automatically checked every 39 mounts or
    21. 180 days, whichever comes first. Use tune2fs -c or -i to override.
    ---------------------------------------------------------------------------------------------------
         2）  -m reserved-blocks-percentage
        
        为超级用户保留的块的比例。为了防止所有的块都被用光，某些情况下启动不起来，必须要为超级用户保留一定比例的块，这个值默认是5%。下面是上篇博文中默认参数中的保留块。
     
               block总数*%5 = 保留块的块数。
               Block count: 512000
               Reserved block count: 25600
     
        下面看下我将它参数修改成10%：可以看到，Reserved block count变成了51200 。 一般来说这个参数不需要改变。

    1. linux-tods:/mnt/bean # mke2fs -m 10 /dev/loop0
    2. mke2fs 1.41.9 (22-Aug-2009)
    3. Filesystem label=
    4. OS type: Linux
    5. Block size=1024 (log=0)
    6. Fragment size=1024 (log=0)
    7. 128016 inodes, 512000 blocks
    8. 51200 blocks (10.00%) reserved for the super user
    9. First data block=1
    10. Maximum filesystem blocks=67633152
    11. 63 block groups
    12. 8192 blocks per group, 8192 fragments per group
    13. 2032 inodes per group
    14. Superblock backups stored on blocks: 
    15.     8193, 24577, 40961, 57345, 73729, 204801, 221185, 401409
    16.  
    17. Writing inode tables: done 
    18. Writing superblocks and filesystem accounting information: done
    19.  
    20. This filesystem will be automatically checked every 23 mounts or
    21. 180 days, whichever comes first. Use tune2fs -c or -i to override.
    -------------------------------------------------------------------------------------------------------
           3    -i bytes-per-inode
           
         这个参数是我认为是比较重要的一个参数。这个参数乍一看看不懂是干嘛的，深入理解linux内核讲到mke2fs的时候，说缺省选项是每8192个字节的组分配一个inode。第一次看，没看懂啥意思。毕竟不如blocksize这么通俗易懂。后来我才明白了。（另外，这个参数ULK是错的，我测试了，我mke2fs默认为4096字节每inode）
     
        这个参数的含义是多少个字节分配一个inode。这个参数反映的是，我们对储存在我们文件系统上的每个文件大小的期许。换句话说，我们期待，每个文件都是4096个字节左右，每个文件需要一个inode。所以我们一共需要500M/4096=12800个inode。
     
        举例说明，如果我打算在我这个ext2存储的文件都很小，比如说大多数文件都小于1K。那么如果这个-i的值为8192的话，就会出现下面的情况：总共有512000个块却只有64008个inode。 如果你还没体会到我的意思，那么看Group 0 ,1000个左右的free inode，但是有近8000个free block 。根据我的设定，我的文件大多数比较小，那么，当我的文件个数达到1000个时 free inode先用完了，Group 0 还有近7000个块空闲。 也就是说选错了 -i参数使我的inode先用完了。那么就算有大把的free block，你也无法创建文件了。
     
        OK，这个参数的取值范围是 1024~65536 。设定原则为：考虑下你的大多数文件有多大，就设为多大。有意思的是，你不设成1024的整数倍也是可以的。

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    1. linux-tods:/mnt/bean # mke2fs -i 8192 /dev/loop0
    2. mke2fs 1.41.9 (22-Aug-2009)
    3. Filesystem label=
    4. OS type: Linux
    5. Block size=1024 (log=0)
    6. Fragment size=1024 (log=0)
    7. 64008 inodes, 512000 blocks
    8. 25600 blocks (5.00%) reserved for the super user
    9. First data block=1
    10. Maximum filesystem blocks=67633152
    11. 63 block groups
    12. ......
    16. linux-tods:/mnt/bean # dumpe2fs /dev/loop0
    17. Group 0: (Blocks 1-8192)
    18. Primary superblock at 1, Group descriptors at 2-3
    19. Reserved GDT blocks at 4-259
    20. Block bitmap at 260 (+259), Inode bitmap at 261 (+260)
    21. Inode table at 262-388 (+261)
    22. 7790 free blocks, 1005 free inodes, 2 directories
    23. Free blocks: 403-8192
    24. Free inodes: 12-1016
    25. Group 1: (Blocks 8193-16384)
    26. Backup superblock at 8193, Group descriptors at 8194-8195
    27. Reserved GDT blocks at 8196-8451
    28. Block bitmap at 8452 (+259), Inode bitmap at 8453 (+260)
    29. Inode table at 8454-8580 (+261)
    30. 7804 free blocks, 1016 free inodes, 0 directories
    31. Free blocks: 8581-16384
    32. Free inodes: 1017-2032
           设成1524居然也可以，呵呵

    1. linux-tods:/mnt/bean # mke2fs -i 1524 /dev/loop0
    2. mke2fs 1.41.9 (22-Aug-2009)
    3. Filesystem label=
    4. OS type: Linux
    5. Block size=1024 (log=0)
    6. Fragment size=1024 (log=0)
    7. 344232 inodes, 512000 blocks
    8. 25600 blocks (5.00%) reserved for the super user
    9. First data block=1
    10. Maximum filesystem blocks=67633152
    11. 63 block groups
    12. 8192 blocks per group, 8192 fragments per group
    13. 5464 inodes per group
    14. Superblock backups stored on blocks:
         最后一个PROBLEM，我想了很久也没想明白，请路过的高手如果知道答案，不吝赐教：
     
        下面是mke2fs的默认选项 ，发现Inode count总数多出来了16个，默认-i为4096字节每inode，本来应该是：500MB/4096B = 128000，可是dumpefs的结果为128016。多出来的16个inode我是百思不得其解。昨天看了部分e2fsprogs的代码，也没看出来。

    1. Inode count: 128016
    2. Block count: 512000
    3. Reserved block count: 25600
    4. Free blocks: 493526
    5. Free inodes: 128005
    6. First block: 1
    7. Block size: 1024
         其他的参数也可指定，但是我觉得没多少必要，比如说inode size，你可以指定但是我觉128字节就挺好，既不浪费，而且也比较适合cache line的大小，你非要设成256有点浪费空间。再比如block per group，前面根据blocksize可以算出最大值，比如1024的就能支持最大8192个block per group， 你非要设定成4096 blocks per group ,其实也没多大必要。
     
     
    参考文献
    1 ULK
    2 Linux man page
    3 e2fsprogs
    4如何恢复 Linux 上删除的文件，第 1 部分
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