UFS文件系统的目录项分析

目录项结构分析

目录项用来存放文件及目录的名字，它们存储在分配给目录的块中。目录项中包含文件及目录的i-节点号、目录项的长度、文件名等信息。

UFS文件系统目录项的结构见表5-41。

表5-41　UFS文件系统目录项的结构

目录项中“文件类型”的具体分类见表5-42。

表5-42　目录项中“文件类型”的具体分类

UFS的目录项有如下特点：

①目录项的长度不是固定的，随着文件名长度的不同而不同，文件名最长为255个字符，并且使用ASCII码进行存储。

②UFS的目录项长度虽然不固定，但一定是4字节的倍数，每个目录项以4个字节为边界进行排列，即每个目录项的起始字节必须是位于目录内可被4整除的相对偏移字节处。

③另外，UFS的目录项一定需要以空字节结束。如果文件名的结束位置已经是4字节的边界，那么也需要在文件名后加一个空字节，然后再填充3个字节以达到4字节的边界。

④目录区中的前两个目录项一定是“.”和“. .”目录。“.”目录表示当前目录，“. .”目录表示父目录。

⑤每个目录项中有一个长度值指向下一个目录项，最后一个目录项的长度则指向本块的结尾处。

下面通过一个实例具体说明。

这里以一个Sparc架构的Solaris系统为例，首先看看如何定位根目录区。

第1步　定位i-节点表。

该Solaris使用UFS1文件系统，其超级块位于其切片的16号扇区。跳转到16号扇区，获得如下信息：

• 每个段的扇区数为2；
• i-节点表相对于柱面组参考位置的偏移量为32段。

我们就以第一个柱面组为例，根据以上两个参数就可以算出在第一个柱面组中i-节点表的起始扇区是32×2＝64。

第2步　定位根目录区。

跳转到64号扇区就是i-节点表的开始了，其中第一个i-节点（0号i-节点）是保留的，1号i-节点为坏块i-节点，2号i-节点就是根目录的i-节点，2号i-节点的内容如图5-51所示。

图5-51　2号i-节点的内容

用模板查看一下2号i-节点的具体参数，如图5-52所示。

图5-52　2号i-节点的具体参数

从模板中可以看到，根目录目前只占用1个块，就是第一个直接块指针中记录的“848”号块。注意这里所说的“块”其实是“段”，也就是说根目录区开始于848段，换算为扇区等于1696，跳转到1696扇区，其内容如图5-53所示。

图5-53　根目录区

图5-53的根目录区中就都是根目录下的文件及文件夹的目录项了，阴影部分是前三个目录项，分别为“.”目录的目录项，“..”目录的目录项和“lost＋found”目录的目录项。这三个目录项的具体含义及数值见表5-43、表5-44、表5-45。

表5-43　“.”目录项的具体含义及数值

表5-44　“..”目录项的具体含义及数值

表5-45　“lost＋found”目录项的具体含义及数值

也可以通过WinHex的模板查看这三个目录项的参数，如图5-54、图5-55、图5-56所示。

图5-54　“.”目录项的模板

图5-55　“..”目录项的模板

图5-56　“lost＋found”目录项的模板

链接和挂载点

链接

硬链接是文件或目录在同一个文件系统内的另一个名字。当建立硬链接时，将会建立一个新的目录项，它指向原始文件的i-节点，i-节点中的“链接数”也相应地增加。

软链接是一种动态链接，也是文件或目录的第二个名字，但它可以跨越不同的卷。操作系统使用一种特殊的动态链接类型文件创建软链接，在链接文件中保存目的文件或目录的完整路径。一个动态链接使用段或者60个字节的块指针保存目标文件的路径。UFS2使用64位指针代替32位指针，所以可以用120个字节保存路径。

UFS既支持软链接也支持硬链接，所以一个文件或目录可能会有多个名字。

在所有的链接没有全部被删除前，文件不会被真正删除。

每个目录区中的“.”和“..”目录项分别为当前目录和它的父目录的硬链接，因此一个目录的链接数至少是它所含有的子目录数再加2。

挂载点

在UNIX中，目录即可以用于存储文件也可以作为卷的挂载点。假设一个被命名为FS1的文件系统中有一个目录dir1，如果将文件系统FS2挂载到dir1目录，当一个用户进入dir1查看时，将会看到文件系统FS2的内容。虽然dir1目录在FS1中有属于自己的文件，但FS2挂载到dir1后，原dir1中的文件将会被屏蔽而不再显示。

但有些BSD系统能够支持“合并挂载”，当一个目录被作为挂载点后，目录中原有的文件依然可见。操作系统将挂载目录中的文件合并到被挂载卷的根目录，所以看起来就像是一个卷。

当一个文件系统以“合并挂载”方式挂载后，如果有两个文件具有同一个文件名，则在目录项中设置“whiteout”类型作为文件副本的标志，操作系统并不将其显示给用户。