ext2/3元数据Inode

在文件系统中，元数据（比如ext2中的inode）的基本作用是什么？ext2跟ext3的根本区别是什么？

元数据（元数据的概念应该是源于图书馆，但我却是在接触文件系统的元数据很久后才知道图书馆的元数据，理论上的元数据是指描述其他数据的数据，听起来比较绕，先凑合一下吧）

Ext2: 是 GNU/Linux 系统中标准的文件系统，其特点为存取文件的性能极好，对于中小型的文件更显示出优势，这主要得利于其簇快取层的优良设计。其单一文件大小与文件系统本身的容量上限与文件系统本身的簇大小有关.

Ext3: 顾名思义，它就是 ext2 的下一代，也就是在保有目前 ext2 的格式之下再加上日志功能。目前它离实用阶段还有一段距离，也 许在下一版的核心就可以上路了。 ext3是一种日志式文件系统。日志式文件系统的优越性在于：由于文件系统都有快取层参与运作，如不使用时必须将文件系 统卸下，以便将快取层的资料写回磁盘中。因此每当系统要关机时，必须将其所有的文件系统全部卸下后才能进行关机。如果在文件系统尚未卸下前就关机 (如停电) 时，下次重开机后会造成文件系统的资料不一致，故这时必须做文件系统的重整工作，将不一致与错 误的地方修复。然而，此一重整的工作是相当耗时的，特别是容量大的文件系统，而且也不能百分之百保证所有的资料都不会流失。故这在大型的伺服器上可能会造 成问题。 为了克服此问题，业界经长久的开发，而完成了所谓‘日志式文件系统 (Journal File System) ’。此类文件系统最大的特 色是，它会将整个磁盘的写入动作完整记录在磁盘的某个区域上，以便有需要时可以回朔追踪。由于资料的写入动作包含许多的细节，像是改变文件标头资料、搜寻 磁盘可写入空间、一个个写入资料区段等等，每一个细节进行到一半若被中断，就会造成文件系统的不一致，因而需要重整。然而，在日志式文件系统中，由于详细 纪录了每个细节，故当在某个过程中被中断时，系统可以根据这些记录直接回朔并重整被中断的部分，而不必花时间去检查其他的部分，故重整的工作速度相当快， 几乎不需要花时间。

文件系统是用来管理和组织保存在磁盘驱动器上的数据的系统软件，其实现了数据完整性的保 证，也就是保证写入磁盘的数据和随后读出的内容的一致性。除了保存以文件方式存储的数据以外，一个文件系统同样存储和管理关于文件和文件系统自身的一些重要信息(例如：日期时间、属主、访问权限、文件大小和存储位置等等)。这些信息通常被称为元数据(metadata)。

由于为了避免磁盘访问瓶颈效应，一般文件系统大都以异步方式工作，因此如果磁盘操作被突然中断可能导致数据被丢失。例如如果出现这种情况：如果当你处理一个在linux的ext2文件系统上的文档，突然机器崩溃会出现什么情况？
有这几种可能：

*当你保存文件以后，系统崩溃。这是最好的情况，你不会丢失任何信息。只需要重新启动计算机然后继续工作。

*在你保存文件之前系统崩溃。你会丢失你所有的工作内容，但是老版本的文档还会存在。

*当正在将保存的文档写入磁盘时系统崩溃。这是最糟的情况：新版文件覆盖了旧版本的文件。这样磁盘上只剩下一个部分新部分旧的文件。如果文件是二进制文件那么就会出现不能打开文件的情况，因为其文件格式和应用所期待的不同。

在最后这种情况下，如果系统崩溃是发生在驱动器正在写入元数据时，那么情况可能更糟。这时候就是文件系统发生了损坏，你可能会丢失整个目录或者整个磁盘分区的数据。
 

inode(发音：eye-node)译成中文就是索引节点，它用来存放档案及目录的基本信息，包含时间、档名、使用者及群组等。

inode分为内存中的inode和文件系统中的inode，为了避免混淆，我们称前者为VFS inode， 而后者以EXT2为代表，我们称为Ext2 inode。下面分别对VFS inodee与Ext2 inode做一下简单的描述：

VFS inode包含文件访问权限、属主、组、大小、生成时间、访问时间、最后修改时间等信息。它是linux管理文件系统的最基本单位，也是文件系统连接任何子目录、文件的桥梁。inode结构中的静态信息取自物理设备上的文件系统，由文件系统指定的函数填写，它只存在于内存中，可以通过inode缓存访问。虽然每个文件都有相应的inode结点，但是只有在需要的时候系统才会在内存中为其建立相应的inode数据结构，建立的inode结构将形成一个链表，我们可以通过遍历这个链表去得到我们需要的文件结点,VFS也为已分配的inode构造缓存和哈希表，以提高系统性能。inode结构中的struct inode_operations *i_op为我们提供了一个inode操作列表，通过这个列表提供的函数我们可以对VFS inode结点进行各种操作。每个inode结构都有一个i结点号i_ino，在同一个文件系统中每个i结点号是唯一的。

EXT2 inode用来定义文件系统的结构以及描述系统中每个文件的管理信息，每个文件都有且只有一个inode，即使文件中没有数据，其索引结点也是存在的。每个文件用一个单独的Ext2 inode结构来描述，而且每一个inode都有唯一的标志号。Ext2 inode为内存中的inode结构提供了文件的基本信息，随着内存中inode结构的变化，系统也将更新Ext2 inode中相应的内容。Ext2 inode对应的是Ext2_inode结构。

VFS inode与ext2 inode比较　　　

位置： VFS inode结构位于内存中，而Ext2_inode位于磁盘。　

生存期： VFS inode在需要时才会被建立，如果系统断电，此结构也随之消失。　Ext2_inode的存在与系统是否上电无关，而且无论文件是否包含数据，Ext2_inode都是存在的。　

唯一性： 两者在自己的作用域中都是唯一的。　

 关系： VFS inode是Ext2 inode的抽象、映射与扩充，而后者是前者的静态信息部分，也是对前者的具体化、实例化和持久化。　

 操作： 对VFS inode的操作具有通用性，对文件系统inode的操作则是文件系统相关的，依赖于特定的实现。　

 组织管理：系统通过VFS inode链表来对其进行组织，并且为了提高访问效率相应地构造了inode构造缓存和hash table。Ext2 inode的信息位于EXT2文件系统的划分的块组中，在每个块组中包含相应的inode位图、inode表指定具体的inode信息，每个inode对应Ext2_inode结构。