《信息安全系统设计与实现》学习笔记5

第11章 EXT2文件系统

教材学习内容总结

本章主要讲述了EXT2文件系统。首先描述了EXT2 文件系统的历史，并对比了 EXT3/EXT4 文件系统。用程序示例展示了EXT2的数据结构，并将文件系统的实现划分为3个级别，级别1扩展了基本文件系统，以实现文件系统树，级别2实现了文件内容的读/写操作，级别3实现了文件系统的挂载/装载和文件保护。

1、EXT2文件系统

（1）虚拟磁盘布局

（2）磁盘块内容

Block#0：引导块，用于容纳从磁盘引导操作系统的引导程序

Block#1：超级块，用于容纳关于整个文件系统的信息

Block#2：块组描述符块，EXT2将磁盘块分成几个组，每组用一个块组描述符结构体描述

Block#8：块位图，用来表示某种项的位序列

Block#9：索引节点位图，用来代表一个文件的数据结构
Block#10：索引节点块，每个文件都用一个128字节的独特索引节点结构体表示
目录条目：目录包含dir_entry结构

2、基本文件系统

（1）type.h文件

包含EXT2文件系统的数据结构类型，还包含打开文件表、挂载表、PROC结构体和文件系统常数。

（2）global.c文件

包含文件系统的全局变量。

（3）实用程序函数

util.c file：包含文件系统常用的实用程序函数
    get_block/put_block函数：该函数将虚拟磁盘块读/写到内存的缓冲区中。
    iget(dev,ino)：该函数返回一个指针，指向包含INODE（dev,ino）的内存minode。
    The put(INODE *mip)：该函数释放一个mip指向的用完的minode。
    getino（）：该函数实现文件系统树遍历算法。

（4）mount-root

mount_root.c文件：包含mount_root（）函数，在系统初始化期间调用该函数来挂载根文件系统。

3、文件系统函数

文件系统结构

文件系统的实现分为三个级别。

    第1级别实现了基本文件系统树。
    第2级别实现了文件内容读/写函数。
    第3级别实现了文件系统的挂载、卸载和文件保护。

（1）1级文件函数

mkdir_creat.c      : make directory, create regular file
ls_cd_pwd.c        : list directory, change directory, get CWD path
rmdir.c            : remove directory
link_unlink.c      : hard link and unlink files
symlink_readlink.c : symbolic link files
stat.c             : return file information
misc1.c            : access,chmod, chown, utime, etc.

1）mkdir算法
mkdir pathname
创建一个带路径名的新目录

2）creat算法
创建一个空的普通文件

3）rmdir算法
rmdir实现
link命令：link old_file new_file

4)unlink算法
symlink命令：symlink old_file new_file

（2）2级文件函数

open_close_lseek.c :  open file for RBAD | WRITE|APPEND，close file and lseek
read.c             :  read from file descriptor of an opened regular file
write.c            :  write to file descriptor of an opened regular file
opendir_readdir.c  :  open and read directory

1）open算法
2）lseek
3）close算法

（3）3级文件函数

mount__umount.c    : mount/umount file systems
file_protection    : access permission checking
file-locking       : lock/unlock files

1）挂载算法
挂载操作命令：

2）卸载算法

4、实践

创建虚拟磁盘
在名为vdisk的虚拟磁盘文件上创建一个EXT2文件系统，有1440个大小为1KB的块。

    dd if=/dev/zero of=vdisk bs=1024 count=1440
    mke2fs vdisk 1440

查看各分区挂载

查看超级块

5、问题

为什么每个块组中的块数是8192个？
答：因为用1个块作为位图保存本块组block的使用情况（bit为1表示对应的block被使用，bit为0表示对应的block空闲），1个block是1024字节，共有1024*8=8192个bit。所以，每个块组最多只能是81292个块。