ZFS磁盘格式（6）

第六章 ZPL

ZPL，ZFS Posix层，使得DMU对象对外表现为POSIX文件系统。Posix标准定义了文件系统必须提供的一组服务。ZFS提供了posix所有这些要求的服务。

ZPL将文件系统表示为类型为DMU_OST_ZFS的对象集。所有快照，克隆，文件系统都实现为这种类型的对象集。ZPL使用了进行定义的格式来组织对象集中的对象。

6.1 ZPL文件系统格式

ZPL对象集中有一个对象位置固定，而且对象编号也固定。这个对象称为“主节点”（master node），对象编号为1。主节点是包含三个属性的ZAP对象：DELETE_QUEUE, VERSION, 以及ROOT。

名称: DELETE_QUEUE

值: 删除队列对象的对象编号

描述: The delete queue provides a list of deletes that were in-progress when

the filesystem was force unmounted or as a result of a system failure such as a

power outage. Upon the next mount of the filesystem, the delete queue is

processed to remove the files/dirs that are in the delete queue. This mechanism is

used to avoid leaking files and directories in the filesystem. 删除队列是一个文件系统强制卸载时或者系统错误时，正在删除过程中的对象的链表。在文件系统的下一次挂载时，在删除队列中的文件/目录会被删除。这个机制用于防止文件系统中文件和目录的泄露。

 

名称: VERSION

值: 当前为1。

描述: ZPL版本

 

名称: ROOT

值: 64位对象编号

描述:属性的值包含文件系统的根目录的对象编号

6.2 目录和目录搜索

文件系统目录以ZAP对象实现，类型为DMU_OT_DIRECTORY。每个目录拥有一组name/value对，包含了每个目录条目的名称和对象编号。目录树上的搜索即是简单的寻找一个具有某个值的条目，读出其对象编号。

所有文件系统对象在它的dnode的bonus缓存中包含一个znode_phys_t结构。这个结构存储了文件系统对象的属性。Znode_phys_t结构如下所示：

typedef struct znode_phys {

uint64_t zp_atime[2];

uint64_t zp_mtime[2];

uint64_t zp_ctime[2];

uint64_t zp_crtime[2];

uint64_t zp_gen;

uint64_t zp_mode;

uint64_t zp_size;

uint64_t zp_parent;

uint64_t zp_links;

uint64_t zp_xattr;

uint64_t zp_rdev;

uint64_t zp_flags;

uint64_t zp_uid;

uint64_t zp_gid;

uint64_t zp_pad[4];

zfs_znode_acl_t zp_acl;

} znode_phys_t

zp_atime: 上次文件访问时间。从1970年1月1日起计算，zp_atime[0] 中存放秒，zp_atime[1]中存放纳秒。

zp_mtime: 上次文件内容修改（modification）时间。

zp_ctime: 上次文件属性更改（change）时间。

zp_crtime:  文件创建时间

zp_gen: 文件创建的事务组编号

zp_mode: 文件模式和文件类型。模式低8位是访问模式位；第9位是粘性位，13-16位用于指定文件类型。

类型	描述	13-16位的值
S_FIFO	Fifo	0x1
S­_IFCHR	字符特殊设备	0x2
S_IFDIR	目录	0x4
S_IFBLK	块特殊设备	0x6
S_IFREG	正规文件	0x8
S_IFLNK	符号链接	0xA
S_IFSOCK	套接字	0xC
S_IFDOOR	Door	0xD
S_IFPORT	事件端口	0xE

zp_size:  文件大小，以字节为单位

zp_parent:  包含该文件的父目录的对象id

zp_links:  该文件上的硬链接

zp_xattr:  目录隐藏属性的ZAP对象的对象id。按ZFS中的普通目录处理，但它是隐藏的，应用需要通过openat()函数建立隧道来进行访问。

zp_rdev:  类型为S_IFCHR 或r S_IFBLK的文件的dev_t结构

zp_flags:  文件上的持久性标志，如下表

表16 zp_flag

标志	值
ZFS_XATTR	0X01
ZFS_INHERIT_ACE	0X02

zp_uid: 文件拥有者的64位标识。

zp_gid: 文件拥有者组标识。

zp_acl: 包含文件的ACL条目的zfs_znode_acl结构。定义如下。

6.3 ZFS 访问控制列表

访问控制列表（ACL）是一个用于控制用户对ZFS对象的访问权限的机制。ACL在ZFS中是一个ACE（Access Control Entries）的表格。

Znode_phys_t包含一个zfs_znode_acl结构，这个结构如下：

#define ACE_SLOT_CNT 6

typedef struct zfs_znode_acl {

uint64_t z_acl_extern_obj;

uint32_t z_acl_count;

uint16_t z_acl_version;

uint16_t z_acl_pad;

ace_t z_ace_data[ACE_SLOT_CNT];

} zfs_znode_acl_t;

z_acl_extern_obj:  ACL有多余6个ACE 时，znode中存放不下，剩余的ACL内容放在这个对象里。外部ACL的对象类型为DMU_OT_ACL。

z_acl_count: ACL中的ACE个数。

z_acl_version: 留作以后使用。

z_acl_pad: 留作以后使用

z_ace_data:  大小为6的ACE数组

 

ACE规定了某用户或用户组对特定对象的访问权限。

typedef struct ace {

uid_t a_who;

uint32_t a_access_mask;

uint16_t a_flags;

uint16_t a_type;

} ace_t;

a_who: 这个域在ACE_OWNER, ACE_GROUP 以及ACE_EVERYONE没有设置时才有意义。如果ACE_IDENTIFIER_GROUP被设置，域包含一个GID，否则域包含一个UID。

a_access_mask: 32位访问掩码，下表列出每个位对应的访问属性。

表17 访问掩码值

属性	值
ACE_READ_DATA	0x00000001
ACE_LIST_DIRECTORY	0x00000001
ACE_WRITE_DATA	0x00000002
ACE_ADD_FILE	0x00000002
ACE_APPEND_DATA	0x00000004
ACE_ADD_SUBDIRECTORY	0x00000004
ACE_READ_NAMED_ATTRS	0x00000008
ACE_WRITE_NAMED_ATTRS	0x00000008
ACE_EXECUTE	0x00000010
ACE_DELETE_CHILD	0x00000020
ACE_READ_ATTRIBUTES	0x00000040
ACE_WRITE_ATTRIBUTES	0x00000080
ACE_DELETE	0x00000100
ACE_READ_ACL	0x00010000
ACE_WRITE_ACL	0x00020000
ACE_WRITE_OWNER	0x00040000
ACE_SYNCHRONIZE	0x00080000
ACE_READ_DATA	0x00100000

a_flags: 16位整数，ACL类型以及继承标志

表18 ACL类型及继承标志

ACE标志	值
ACE_FILE_INHERIT_ACE	0x0001
ACE_DIRECTORY_INHERIT_ACE	0x0002
ACE_NO_PROPAGATE_INHERIT_ACE	0x0004
ACE_INHERIT_ONLY_ACE	0x0008
ACE_SUCCESSFUL_ACCESS_ACE_FLAG	0x0010
ACE_FAILED_ACCESS_ACE_FLAG	0x0020
ACE_IDENTIFIER_GROUP	0x0040
ACE_OWNER	0x1000
ACE_GROUP	0x2000
ACE_EVERYONE	0x4000

a_type：ACE类型，如下表

表19 ACE类型

类型	值	描述
ACE_ACCESS_ALLOWED_ACE_TYPE	0x0000	按a_access_mask赋予访问权限
ACE_ACCESS_DENIED_ACE_TYPE	0x0001	按a_access_mask拒绝访问权限
ACE_SYSTEM_AUDIT_ACE_TYPE	0x0002	按a_access_mask统计成功和失败访问
ACE_SYSTEM_ALARM_ACE_TYPE	0x0003	对a_access_mask规定的成功和失败的访问进行告警