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2018-08-28 15:28:59

原文地址:ZFS磁盘格式(3) 作者:qincp-

第三章 数据管理单元

数据管理单元(DMU)将块组织成逻辑单元——对象(object)。对象进一步可以被DMU组合为对象集(set)。本章详细描述对象和对象集。

3.1 对象

除第一章和第二章里描述基本结构外,ZFS中的一切都是对象。下表列出了ZFS对象类型,其中一些对象在后续章节详细描述。

 

9 DMU对象类型

类型

描述

DMU_OT_NONE

未分配对象

DMU_OT_OBJECT_DIRECTORY

DSL对象目录 ZAP对象

DMU_OT_OBJECT_ARRAY

用于存储对象编号的数组

DMU_OT_PACKED_NVLIST

打包的nvlist对象

DMU_OT_SPACE_MAP

SPA磁盘块使用链表

DMU_OT_INTENT_LOG

专用日志

DMU_OT_DNODE

Dnodemetadnode)对象

DMU_OT_OBJSET

对象集

DMU_OT_DSL_DATASET_CHILD_MAP

包含DSL目录信息的DSL ZAP对象

DMU_OT_DSL_OBJSET_SNAP_MAP

包含数据集的快照信息的DSL ZAP对象

DMU_OT_DSL_PROPS

包含DSL目录对象的属性的DSL ZAP属性对象

DMU_OT_BPLIST

块指针链表——用于存储“死链表”,这是一个上次快照后被删除的块的块指针的链表。也可以存储“延迟释放链表”用于同步时的汇聚功能

DMU_OT_BPLIST_HDR

BPLIST头,存储bplist_phys_t结构

DMU_OT_ACL

ACL(访问控制链表)对象

DMU_OT_PLAIN_FILE

ZPL简单文件

DMU_OT_DIRECTORY_CONTENTS

ZPL目录 ZAP对象

DMU_OT_MASTER_NODE

ZPL主节点ZAP对象:头对象用于标识根目录,删除队列以及文件系统版本

DMU_OT_DELETE_QUEUE

在文件系统被强制卸载或者断电等原因导致的系统错误时,删除队列提供一个正在进行的删除的链表。在下次文件系统加载时,将删除队列中的文件/目录删除。这个机制用于防止文件系统中泄露文件和目录。

DMU_OT_ZVOL

ZFS卷(ZVOL

DMU_OT_ZVOL_PROP

ZVOL属性

对象由[c1] 中的512字节的结构定义。一个dnode管理对象的块集合。Dnodednode_phys_t结构)如下图所示,包含一些固定长度的域和两个变长域,每个域在下面进行详细描述。

9 dnode_phys_t结构

Dn_type

8位数字,表示对象类型。有效的对象类型和对应的8位取值见表8

Dn_indblkshiftdn_datablkszsec

ZFS支持从512字节到128K字节各种长度的数据块和间接块(参见下面dn_nlevels对间接块的描述)。

Dn_indblkshift8位数字,表示对象的间接块的尺寸(以2为基数的幂,单位字节)

dn_datablkszsec16位数字,表示以字节为单位的数据块尺寸/512。取值为1(对应512字节)到256(对应128k字节)。

 

dn_nblkptrdn_blkptr

dn_blkptr是一个变长域,包含一到三个块指针。包含指针的个数在对象分配时确定,在dnode生命周期内不会发生变化。

dn_nblkptr8位数字,dnode中包含的块指针数。

Dn_blkptr:指针数组,包含了dn_nblkptr个块指针。

dn_nlevels

dn_nlevels是一个8位数字,包含了构成对象的层数,即间接块的层数。

Indirection

Dnode有少数块指针指向对象数据域。对于使用最大数据块尺寸(128KB)的dnode,包含三个块指针,不使用间接块可以表示的最大对象的尺寸为3*128KB=384KB。如果要表示更大的对象,需要使用间接块。间接块是包含块指针的块。间接块包含的块指针的数目取决于间接块的大小(dn_indblkshift),可以由间接块大小和blkprt的大小(128字节)相除得到。如果对象尺寸增大到当前间接块级别的最大容量时,则新一级的间接块被创建。ZFS支持最大6级的间接块,最大可以支持大小264次方字节的文件。

下图显示了一个有三级间接块的对象(层0,层1,层2)。该对象有三宽块指针(dva1dva2dva3)指向元数据,单宽块指针指向数据。层0的块是数据块。

 

dn_maxblkid

对象块由块id标识。每一个间接层中的块从0N编号,层的第一个块的id0,第二个块的id1,以此类推。

Dnode中的dn_maxblkid域设为对象的最大块id(层0中)。

Id的说明:给定一个块id和层,ZFS能准确确定包含块的间接块的分支。这个计算使用块id,块层数,间接块中的块指针数来进行。例如,一个对象有128K尺寸的间接块,这个这样的间接块可以包含1024个块指针。给定层0id 10360,可以确定层1的块15包含到这个块的块指针。

Level1 blkid=16360%1024=15

计算可以在间接块组成的树进行递归,直到达到顶层间接块。

dn_secphys

对象所有的块指针(数据和间接块)的asize值之和

dn_bonus, dn_bonuslen, and dn_bonustype

bonus缓存定义为dnode块指针数组后的空间。空间的大小取决于对象类型,可以为64320字节。

dn_bonus:数据块,长度由dn_bonuslen定义,数据格式由dn_bonustype定义。

Dn_bonuslenbonus缓存长度,单位为字节。

Dn_bonustype8位数字,定义包含在bonus缓存中的数据类型。下表列出有效bonus缓存类型,以及存储在bonus缓存中的结构。每个这些结构的内容将在后面讨论。

Bonus类型

描述

元数据结构

DMU_OT_PACKED_NVLIST_SIZE

DMU_OT_PACKED_NVLIST对象的尺寸

uint64_t

4

DMU_OT_SPACE_MAP_HEADER

Spa空间图的头

space_map_obj_t

7

DMU_OT_DSL_DIR

DSL目录对象,用于定义相关数据集之间的关系和属性

dsl_dir_phys_t

12

DMU_OT_DSL_DATASET

DSL数据集对象,用于组织快照和DMU_OT_OBJSET对象的静态使用信息

dsl_dataset_phys_t

16

DMU_OT_ZNODE

ZPL元数据

znode_phys_t

17

3.2 对象集

DMU把一组对象组织为对象集。ZFS使用对象集来组织相关的一些对象,例如文件系统,快照,clone,或者卷。

对象集由1K字节大小的objset_phys_t结构,该结构的每个成员详细定义如下。

11 objset_phys_t结构

Os_type

DMU支持多种类型的对象集,每个对象集类型对其中的对象的format/layout有自己的定义。对象集的类型使用64位整数表示,os_type。下表列出DMU对象集类型以及相关的os_type整数值。

对象集类型

描述

DMU_OST_NONE

未初始化的对象集

0

DMU_OST_META

DSL对象集,参见第四章

1

DMU_OST_ZFS

ZPL对象集,参见第六章

2

DMU_OST_ZVOL

ZVOL对象集,参见第八章

3

os_zil_header

ZIL头在第七章详细描述。

Medadnode

如本章前面所述,每个对象由dnode_phys_t描述。对象集有一个单独的dnode_phys_t结构描述对象集中的对象,medadnode就指向这个结构。对象集中的所有对象的dnode_phys_t以数组方式放在metadnode中(一个对象对应数组中一个元素)。

对象集中的每个对象有一个唯一的64位整数标识,称之为对象编号。一个对象的编号标识了在metadnode中的dnode_phys_t数组中该对象的元素下标。

下图展示了一个对象集的metadnodeMetadnode包含了三个块指针,图中将每个指针都展开来显示出其中的内容。对象编号4进一步展开,显示出dnode_phys_t结构的细节和该结构所引用的块结构。


 [c1]Dnode类似于UFS中的inode

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