Linux0.11中MINIX 文件系统

news2024/11/20 22:42:21

阅读linux 的源码的时候对minix 文件系统有很多的疑惑，根据自己的认识将这些做一个总结。

MINIX 文件系统由六个部分组成，分别是引导块，超级块，i结点位图，逻辑块位图，i结点，数据块。

引导块：上电由计算机BIOS读取的部分，格式固定，所有的盘都包含这个部分，不作为启动盘的磁盘引导块内容为0。

超级块：存放盘设备上文件系统的结构信息，并说明各个部分的大小。

struct d_super_block {
	unsigned short s_ninodes;
	unsigned short s_nzones;
	unsigned short s_imap_blocks;
	unsigned short s_zmap_blocks;
	unsigned short s_firstdatazone;
	unsigned short s_log_zone_size;
	unsigned long s_max_size;
	unsigned short s_magic;
};

i结点位图：说明i结点的使用情况，每一位代表一个i结点。

逻辑块位图：说明数据盘块的使用情况，每一位表示一个数据块的使用情况。

i结点：存储结点信息，32个自己存储一个i结点

struct d_inode {
	unsigned short i_mode;
	unsigned short i_uid;
	unsigned long i_size;
	unsigned long i_time;
	unsigned char i_gid;
	unsigned char i_nlinks;
	unsigned short i_zone[9];
};

数据块：存储文件的目录或者文件的内容

通过一个实际的例子来认识MINIX文件系统的结构：

1：使用指令dd if=/dev/zero of=minix.img bs=1k count=360 生成一个文件

2：将文件格式化成为minix 格式的文件系统 mkfs.minix -1 minix.img

从中可以看到有128 个i结点，总共有360个块，数据区从第8个块开始。使用指令hexdump -C minix.img可以查看文件系统的二进制格式

上图的第二个红色框内就是超级块的内容，我们来解析一下相关的部分：

struct d_super_block {
    unsigned short s_ninodes;      //0x0080,十进制128，inode总共128个
    unsigned short s_nzones;       //0x0168,十进制360，总共360个zone
    unsigned short s_imap_blocks;  //0x0001,十进制1，inode位图占1个块
    unsigned short s_zmap_blocks;  //0x0001,十进制1，zone位图占1个块
    unsigned short s_firstdatazone;//0x0008,十进制8，第一个数据区编号是8
    unsigned short s_log_zone_size;//0x0000，log表示的一块数据大小，1kb
    unsigned long s_max_size;      //0x10081c00，十进制268966912，最大文件长度
    unsigned short s_magic;        //0x138f,minix魔数
};

i节点位图数据

再来看i结点位图部分：从超级块中看到有128个i结点，那么可以算出来需要128/8 =16个byte 的数据来管理i结点。128 个bit 位来表示128个i结点，但是由于第一个bit 位不使用，并且被设置为1（0x3=00000011），所有后的第17个字节的fe 贡献出来一个bit （0xfe=11111110）.从这个数据来看i结点被使用了一个，0x3=00000011，红色的1表示第一个i结点被使用。从图中可以看出第一个i结点中数据部分不是0，有相关的内容。

再来看i结点的数据内容：

根据数据结构解析内容：

struct d_inode {
	unsigned short i_mode; //0x41ed，040755, 目录文件, rwxr-xr-x
	unsigned short i_uid;  //0x03e8
	unsigned long i_size;  //0x00000040
	unsigned long i_time;  //0x663c6817
	unsigned char i_gid;   //0xe8
	unsigned char i_nlinks; //0x02
	unsigned short i_zone[9]; //{0x0008,0x0000重复8次}
};

从中可以看到size 是0x40 有64个byte ，原因是文件系统有“.”和“..”两个目录项。从数据块中可以看到2e是“.”的ASSIC 码表示。

在文件系统中，. 和 .. 有特殊的含义，尤其在 UNIX 和 Linux 系统中。

.（点）：
- 表示当前目录。当你在一个目录中执行操作或引用文件时，. 用来指代当前目录。例如，./my_textfile 表示当前目录下的名为 my_textfile 的文件。
- 在文件路径中，. 也常常用于表示相对路径的起始位置。
..（点点）：
- 表示当前目录的上一级目录，即父目录。当你想要访问上一级目录中的文件或目录时，可以使用 ..。例如，../my_runfile 表示上一级目录下的名为 my_runfile 的文件。
- 在文件系统的根目录中，.. 和 . 是相同的，因为根目录没有父目录。