Ext3文件系统的超级块分析

Ext3文件系统的超级块起始于2号扇区，占用两个扇区。当文件系统的块大小不同时，超级块所在块号是不同的。例如，当块大小为两个扇区时，0号块是引导程序块或者保留块，超级块起始于1号块；当块大小为4个扇区时，超级块起始于0号块，其位于0号块的后两个扇区，前两个扇区是引导程序或者保留扇区；当块大小为8个扇区时，超级块也起始于0号块，其位于0号块的2～3号扇区，0～1号扇区是引导程序或者保留扇区，4～7号扇区则是空闲的。

超级块的结构分析

Ext3文件系统的超级块是非常重要的一个扇区，其记录的参数非常多，具体见表7-2。

表7-2　Ext3文件系统的超级块结构

对超级块的重点参数进一步解释如下：

(1) 0x00～0x03：i-节点总数。是指当前文件系统中包含的i-节点总数。

(2) 0x04～0x07：总块数。是指当前文件系统中包含的总块数。

(3) 0x08～0x0B：保留块数。是指为避免分区用完而给文件系统保留的块数，其数量一般为文件系统总块数的百分之五。

(4) 0x0C～0x0F：空闲块数。是指当前文件系统未分配的块数。

(5) 0x10～0x13：空闲i-节点数。是指当前文件系统未分配的i-节点数目。

(6) 0x14～0x17：第一个数据块。是指0号块组起始块号。

(7) 0x18～0x1B：块大小描述值。用来描述文件系统每个块的字节数，具体描述方法为：当此参数的值为N时，块大小就等于2^N×1024字节。例如，该参数等于2时，块大小等于4096字节。

(8) 0x1C～0x1F：段大小描述值。段大小是UFS中的一个概念，因为Ext文件系统来源于UFS，所以超级块中保留了这个参数，但在文件系统中并不使用，该参数跟“块大小描述值”保持一致。

(9) 0x20～0x23：每块组包含的块数。是指文件系统每个块组中包含块的数量。

(10) 0x24～0x27：每块组包含的段数。因为“段”的概念在Ext3文件系统中已不再使用，所以该参数也跟“每块组包含的块数”保持一致。

(11) 0x28～0x2B：每块组包含的i-节点数。是指文件系统每个块组中包含i-节点的数量。

(12) 0x2C～0x2F：最后挂载时间。是指文件系统最后一次挂载的时间。

(13) 0x30～0x33：最后写入时间。是指文件系统最后一次写入数据的时间。

(14) 0x34～0x35：挂载次数。是指文件系统到目前为止挂载的次数总和。

(15) 0x36～0x37：最大挂载数。是指文件系统挂载的最大次数。

(16) 0x38～0x39：签名值。是指文件系统的标志值，固定为十六进制数值“53 EF”。

(17) 0x3A～0x3B：文件系统状态，见表7-3。

表7-3　文件系统的状态描述

(18) 0x3C～0x3D：错误处理方式。是指当文件系统出错时，操作系统应该采取的处理方法。这个值在文件系统创建时被设置，它有三种处理方式，见表7-4。

表7-4　错误处理方式描述

(19) 0x3E～0x3F：次版本号。是指文件系统版本号中的次版本号。

(20) 0x40～0x43：最后检查时间。是指文件系统最后一次运行一致性检查的时间。

(21) 0x44～0x47：强迫一致性检查的最大间隔时间。是指对文件系统强制运行一致性检查的最大间隔时间，以秒为单位。

(22) 0x48～0x4B：创建文件系统的操作系统类型。是指当前文件系统是由哪一种操作系统创建的，具体见表7-5。

表7-5　创建文件系统的操作系统类型描述

(23) 0x4C～0x4F：主版本号。是指文件系统的主版本号，有两种取值，其中“0”表示原始版本；“1”表示动态版本。

只有当该参数设置为“1”时，超级块中偏移54H～5BH处的参数才有效，这部分参数属于“扩展超级块”。

(24) 0x50～0x51：用户ID保留块。是指用户ID可以使用的保留块数。

(25) 0x52～0x53：组ID保留块。是指组ID可以使用的保留块数。

(26) 0x54～0x57：第一个非保留i-节点。是指用户数据可以使用的第一个i-节点号，一般都是11号i-节点。

(27) 0x58～0x59：i-节点大小。是指文件系统中每个i-节点的字节数。

(28) 0x5A～0x5B：当前超级块所在块组。因为超级块在很多块组中有备份，该参数用来描述当前超级块所在的块组号。

(29) 0x5C～0x5F：兼容性特征标志。操作系统在挂载文件系统时，会检查其特征，如果存在兼容性特征标志，就将其挂载为正常的文件系统。兼容性特征见表7-6。

表7-6　兼容性特征描述

(30) 0x60～0x63：非兼容性特征标志。操作系统在挂载文件系统时，如果发现文件系统存在非兼容性特征标志，将不对其挂载。非兼容性特征见表7-7。

表7-7　非兼容性特征描述

(31) 0x64～0x67：只读兼容性特征标志。操作系统在挂载文件系统时，如果发现文件系统存在只读兼容性特征标志，将对其以只读方式挂载。只读兼容性特征见表7-8。

表7-8　只读兼容性特征描述

(32) 0x68～0x77：卷的UUID。这是卷的全局ID，用16个字节描述。

(33) 0x78～0x87：卷名。是指文件系统的名称。

(34) 0x88～0xC7：最后挂载路径。是指文件系统最后一次挂载的路径。

(35) 0xC8～0xCB：位图算法。是指文件系统中位图使用的算法。

(36) 0xCC～0xCC：文件预分配块数。是指文件系统为文件预分配的块数。

(37) 0xCD～0xCD：目录预分配块数。是指文件系统为目录预分配的块数。

(38) 0xD0～0xDF：日志的UUID。是指文件系统中日志的全局ID。

(39) 0xE0～0xE3：日志的i-节点。是指文件系统中日志的i-节点号。

(40) 0xE4～0xE7：日志设备号。是指文件系统中日志的设备号。

(41) 0xE8～0xEB：最后的孤立i-节点。是指文件系统中最后的孤立i-节点号。

(42) 0x104～0x107：第一个元数据块的块组。是指文件系统中存放元数据的第一个块组号。

(43) 0x108～0x10B：文件系统创建时间。是指创建该文件系统的具体时间信息。

(44) 0x10C～0x14F：日志节点信息备份。这是超级块为日志节点信息做的备份，具体见表7-9。

表7-9　日志节点信息的备份

超级块实例讲解

下面具体分析一个Ext3文件系统超级块的实例，该超级块的内容如图7-29所示。

图7-29　超级块实例

图7-29中超级块主要参数的数值及解释可以用WinHex的模板查看，其内容如图7-30和图7-31所示。

图7-30　超级块模板参数第一部分

图7-31　超级块模板参数第二部分

日志节点信息备份的具体数值也可以用WinHex的模板查看，其内容如图7-32所示。

图7-32　日志节点信息备份的参数模板

在该实例中，超级块内的参数描述了文件系统总块数为863 846 391，每块组包含的块数为32 768，用这两个参数可以算出该文件系统的块组数，计算方法为（863846391 DIV 32768）＋1，结果等于26 363，说明文件系统中有26 363个块组。

文件系统的最后一个块组包含的块数往往比其他块组要少。我们再来计算一下该文件系统最后一个块组中的块数，计算方法为863846391−32768×26362，结果为16 375，说明该文件系统最后一个块组只包含16 375个块，比其他块组中的块少很多。

另外，还可以用取模的方法计算最后一个块组包含的块数，计算式为863846391MOD 32768，结果也等于16 375。