★★★★认识 EXT2 档案系统--与目录树的关系

与目录树的关系

由前一小节的介绍我们知道在 Linux 系统下，每个档案(不管是一般档案还是目录档案)都会占用一个 inode ， 且可依据档案内容的大小来分配多个 block 给该档案使用。而由第六章的权限说明中我们知道目录的内容在记录档名， 一般档案才是实际记录资料内容的地方。那么目录与档案在 Ext2 档案系统当中是如何记录资料的呢？ 基本上可以这样说：

* 目录

当我们在 Linux 下的 ext2 档案系统建立一个目录时， ext2 会分配一个 inode 与至少一块 block 给该目录。其中，inode 记录该目录的相关权限与属性，并可记录分配到的那块 block 号码； 而 block 则是记录在这个目录下的档名与该档名占用的 inode 号码资料。也就是说目录所占用的 block 内容在记录如下的资讯：

图1.4.1、目录占用的 block 记录的资料示意图

如果想要实际观察 root 家目录内的档案所占用的 inode 号码时，可以使用 ls -i 这个选项来处理：

[root@www ~]# ls -li
total 92
654683 -rw------- 1 root root  1474 Sep  4 18:27 anaconda-ks.cfg
648322 -rw-r--r-- 1 root root 42304 Sep  4 18:26 install.log
648323 -rw-r--r-- 1 root root  5661 Sep  4 18:25 install.log.syslog

由于每个人所使用的电脑并不相同，系统安装时选择的项目与 partition 都不一样，因此你的环境不可能与我的 inode 号码一模一样！上表的右边所列出的 inode 仅是鸟哥的系统所显示的结果而已！而由这个目录的 block 结果我们现在就能够知道， 当你使用‘ ll / ’时，出现的目录几乎都是 1024 的倍数，为什么呢？因为每个 block 的数量都是 1K, 2K, 4K 嘛！ 看一下鸟哥的环境：

[root@www ~]# ll -d / /bin /boot /proc /lost+found /sbin
drwxr-xr-x 23 root root  4096 Sep 22 12:09 /           <==一个 4K block
drwxr-xr-x  2 root root  4096 Sep 24 00:07 /bin        <==一个 4K block
drwxr-xr-x  4 root root  1024 Sep  4 18:06 /boot       <==一个 1K block
drwx------  2 root root 16384 Sep  5 01:49 /lost+found <==四个 4K block
dr-xr-xr-x 96 root root     0 Sep 22 20:07 /proc       <==此目录不占硬碟空间
drwxr-xr-x  2 root root 12288 Sep  5 12:33 /sbin       <==三个 4K block

由于鸟哥的根目录 /dev/hdc2 使用的 block 大小为 4K ，因此每个目录几乎都是 4K 的倍数。 其中由于 /sbin 的内容比较复杂因此占用了 3 个 block ，此外，鸟哥的系统中 /boot 为独立的 partition ， 该 partition 的 block 为 1K 而已，因此该目录就仅占用 1024 bytes 的大小啰！至于奇怪的 /proc 我们在第六章就讲过该目录不占硬碟容量， 所以当然耗用的 block 就是 0 啰！
Tips:
由上面的结果我们知道目录并不只会占用一个 block 而已，也就是说： 在目录底下的档案数如果太多而导致一个 block 无法容纳的下所有的档名与 inode 对照表时，Linux 会给予该目录多一个 block 来继续记录相关的资料；   

* 档案：

当我们在 Linux 下的 ext2 建立一个一般档案时， ext2 会分配一个 inode 与相对于该档案大小的 block 数量给该档案。例如：假设我的一个 block 为 4 Kbytes ，而我要建立一个 100 KBytes 的档案，那么 linux 将分配一个 inode 与 25 个 block 来储存该档案！ 但同时请注意，由于 inode 仅有 12 个直接指向，因此还要多一个 block 来作为区块号码的记录喔！

* 目录树读取：

好了，经过上面的说明你也应该要很清楚的知道 inode 本身并不记录档名，档名的记录是在目录的 block 当中。 因此在第六章档案与目录的权限说明中， 我们才会提到‘新增/删除/更名档名与目录的 w 权限有关’的特色！那么因为档名是记录在目录的 block 当中， 因此当我们要读取某个档案时，就务必会经过目录的 inode 与 block ，然后才能够找到那个待读取档案的 inode 号码， 最终才会读到正确的档案的 block 内的资料。

由于目录树是由根目录开始读起，因此系统透过挂载的资讯可以找到挂载点的 inode 号码(通常一个 filesystem 的最顶层 inode 号码会由 2 号开始喔！)，此时就能够得到根目录的 inode 内容，并依据该 inode 读取根目录的 block 内的档名资料，再一层一层的往下读到正确的档名。

举例来说，如果我想要读取 /etc/passwd 这个档案时，系统是如何读取的呢？

[root@www ~]# ll -di / /etc /etc/passwd
      2 drwxr-xr-x  23 root root  4096 Sep 22 12:09 /
1912545 drwxr-xr-x 105 root root 12288 Oct 14 04:02 /etc
1914888 -rw-r--r--   1 root root  1945 Sep 29 02:21 /etc/passwd

在鸟哥的系统上面与 /etc/passwd 有关的目录与档案资料如上表所示，该档案的读取流程为(假设读取者身份为 vbird 这个一般身份使用者)：

   1. / 的 inode：
      透过挂载点的资讯找到 /dev/hdc2 的 inode 号码为 2 的根目录 inode，且 inode 规范的权限让我们可以读取该 block 的内容(有 r 与 x) ；

   2. / 的 block：
      经过上个步骤取得 block 的号码，并找到该内容有 etc/ 目录的 inode 号码 (1912545)；

   3. etc/ 的 inode：
      读取 1912545 号 inode 得知 vbird 具有 r 与 x 的权限，因此可以读取 etc/ 的 block 内容；

   4. etc/ 的 block：
      经过上个步骤取得 block 号码，并找到该内容有 passwd 档案的 inode 号码 (1914888)；

   5. passwd 的 inode：
      读取 1914888 号 inode 得知 vbird 具有 r 的权限，因此可以读取 passwd 的 block 内容；

   6. passwd 的 block：
      最后将该 block 内容的资料读出来。


* filesystem 大小与磁碟读取效能：

另外，关于档案系统的使用效率上，当你的一个档案系统规划的很大时，例如 100GB 这么大时， 由于硬碟上面的资料总是来来去去的，所以，整个档案系统上面的档案通常无法连续写在一起(block 号码不会连续的意思)， 而是填入式的将资料填入没有被使用的 block 当中。如果档案写入的 block 真的分的很散， 此时就会有所谓的档案资料离散的问题发生了。

如前所述，虽然我们的 ext2 在 inode 处已经将该档案所记录的 block 号码都记上了， 所以资料可以一次性读取，但是如果档案真的太过离散，确实还是会发生读取效率低落的问题。 因为磁碟读取头还是得要在整个档案系统中来来去去的频繁读取！ 果真如此，那么可以将整个 filesystme 内的资料全部复制出来，将该 filesystem 重新格式化， 再将资料给他复制回去即可解决这个问题。

此外，如果 filesystem 真的太大了，那么当一个档案分别记录在这个档案系统的最前面与最后面的 block 号码中， 此时会造成硬碟的机械手臂移动幅度过大，也会造成资料读取效能的低落。而且读取头再搜寻整个 filesystem 时， 也会花费比较多的时间去搜寻！因此， partition 的规划并不是越大越好， 而是真的要针对您的主机用途来进行规划才行！^_^