ext4文件系统结构

ext3的代码已经在v4.3被删除掉了（ARM: tegra: Rebuild default configuration on v4.3-rc1 · torvalds/linux@241e077 · GitHub） 

ext4格式化的代码可以参考e2fsprogs的实现：mke2fs.c

格式化后的文件系统结构如下图：

flexible group

如果支持flexible group功能，默认可将16个group打包为一个flexible group。

每个group 都有四个主要区域：

• block bitmap
• inode bitmap
• inode table
• data

其中前三部分是元数据，元数据在 flexible 模式下有两种布局方式：

• 一种是全部放在第一个flexible group的第一个group上。
• 另一种是每个flexible group中第一个group上存放这个flexible group 的元数据

当元数据占用达到一个group的四分之三时，会将这个group的全部作为元数据存储，称meta_group。

如果不启用flexible，则每个group维护自己的元数据（参考：linux 中 ext2文件系统实现）

group 中块数在256～8*block_size之间，默认8 * block_size（比如一块4096大小的话，一个group有32k个block）。

元数据备份

ext2支持为0、1、3/5/7的n次方块加入super block 与group desc block的备份 （参考：linux 中 ext2文件系统实现）。ext4将这标记成了deprecated。如果开启备份，则只备份一份，默认备份在最后一个group上。

block cluster

ext4将block打包成了cluster（默认16个block 为一个cluster），在分配块时，以cluster为最小单位去分配。格式化过程中会先在内存中存一个 block bitmap， 以block为最小单位去分配块，在分配完block/inode bitmap和inode table 后，会将bitmap将为以 cluster 为单位，存到磁盘上。

初始文件

初始文件至少有root 和 lost_and_found目录，其它：

• 如果有bad block，会将bad block 的位置以数组形式存到bad block inode上
• 如果启用日志功能，则生成日志文件，它包含了fast commit 日志和普通的日志（fast commit 记录更精练，是一种优化的日志，具体实现还没有看，参考：LWN: ext4 文件系统的快速提交！-CSDN博客）两部分日志的大小的和限制在1k-10m个block之间。
• 如果启用orphan file 功能（删除文件时，先将inode记入orphan file，在inode的data块完全释放后才将inode从orphan file移除，防止系统崩溃后文件删除了，但内容块没有回收的情况），创建orphan file 它的大小在32-512个block之间（总块数除以4k）。

e2fsprogs对ext4格式化的实现

main():
  // 1、解析用户参数，有些参数从profile读
  PRS(argc, argv)：
    blocksize：1024~65536之间
    block per group：默认8 * block_size块
    inodes_count：默认第8192字节对应一个inode
    meta group：是否指定了完全存元数据的 group
    num_backups: super + group desc 的备份group号，默认是１号和最后一个group
    cluster_size：默认16个block

  // ２、计算参数
  ext2fs_initialize():
    计算 s_clusters_per_group
    计算 desc_blocks：每个group一个desc
    计算 s_inodes_count 默认平均4096byte一个inode
    计算 s_inodes_per_group
    计算 s_reserved_gdt_blocks：为以后扩展ext4大小预留的group desc，预计filesystem大小可以增长到1024倍
    group desc block 大于3/4的group时，启用meta block group，并　s_reserved_gdt_blocks为0
    最后一个group要装备份super + group desc block，如是太小，要删掉最后一个group重算上面的参数
    在分配内存记录格式化占用的block，此时的block bitmap单位是block，不是cluster
    分配其它内存，比如inode bitmap，group desc


  ３、检测标记坏块，并标记在block bitmap上

  ４、分配block bitmap、 inode bitmap、 inode table，有两种模式packed/unpacked（packed_allocate_tables、ext2fs_allocate_tables）

  ５、将block bitmap 转为以cluster 为单位的bitmap

  ６、分配inode初始文件
    root lost_and_found
    标记reserve inode
    创建bad block inode 记录哪些块不能用
    添加journal inode　占用1k-10m个块之间　
    添加orphan file 最多32-512个block