深入解析ext2文件系统之mke2fs

    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

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）。

linux-tods:/mnt/bean # mke2fs /dev/loop0
mke2fs 1.41.9 (22-Aug-2009)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=1024 (log=0)
Fragment size=1024 (log=0)
128016 inodes, 512000 blocks
25600 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=1
Maximum filesystem blocks=67633152
63 block groups
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
2032 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
    8193, 24577, 40961, 57345, 73729, 204801, 221185, 401409

Writing inode tables: done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

This filesystem will be automatically checked every 26 mounts or
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:  

Last mounted on:          

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.

linux-tods:/mnt/bean # mke2fs -b 4096 /dev/loop0
mke2fs 1.41.9 (22-Aug-2009)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
128000 inodes, 128000 blocks
6400 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=134217728
4 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
32000 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
    32768, 98304

Writing inode tables: done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

This filesystem will be automatically checked every 39 mounts or
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。

linux-tods:/mnt/bean # mke2fs -m 10 /dev/loop0
mke2fs 1.41.9 (22-Aug-2009)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=1024 (log=0)
Fragment size=1024 (log=0)
128016 inodes, 512000 blocks
51200 blocks (10.00%) reserved for the super user
First data block=1
Maximum filesystem blocks=67633152
63 block groups
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
2032 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
    8193, 24577, 40961, 57345, 73729, 204801, 221185, 401409

Writing inode tables: done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

This filesystem will be automatically checked every 23 mounts or
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。

linux-tods:/mnt/bean # mke2fs -i 8192 /dev/loop0
mke2fs 1.41.9 (22-Aug-2009)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=1024 (log=0)
Fragment size=1024 (log=0)
64008 inodes, 512000 blocks
25600 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=1
Maximum filesystem blocks=67633152
63 block groups
......



linux-tods:/mnt/bean # dumpe2fs /dev/loop0
Group 0: (Blocks 1-8192)
Primary superblock at 1, Group descriptors at 2-3
Reserved GDT blocks at 4-259
Block bitmap at 260 (+259), Inode bitmap at 261 (+260)
Inode table at 262-388 (+261)
7790 free blocks, 1005 free inodes, 2 directories
Free blocks: 403-8192
Free inodes: 12-1016
Group 1: (Blocks 8193-16384)
Backup superblock at 8193, Group descriptors at 8194-8195
Reserved GDT blocks at 8196-8451
Block bitmap at 8452 (+259), Inode bitmap at 8453 (+260)
Inode table at 8454-8580 (+261)
7804 free blocks, 1016 free inodes, 0 directories
Free blocks: 8581-16384
Free inodes: 1017-2032

       设成1524居然也可以，呵呵

linux-tods:/mnt/bean # mke2fs -i 1524   /dev/loop0
mke2fs 1.41.9 (22-Aug-2009)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=1024 (log=0)
Fragment size=1024 (log=0)
344232 inodes, 512000 blocks
25600 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=1
Maximum filesystem blocks=67633152
63 block groups
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
5464 inodes per group
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。

Inode count: 128016
Block count: 512000
Reserved block count: 25600
Free blocks: 493526
Free inodes: 128005
First block: 1
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