Ext3文件系统的块位图分析

块位图介绍

Ext3文件系统以块作为数据存储的基本单位，文件系统中的所有块被分为若干个组，即块组，块的分配情况由该块所在块组的块位图描述。块位图有以下特点：

①每个块组中都有一个块位图，块位图的地址在该块组的描述符中给出。

②对于含有超级块、块组描述符表的块组，或含有超级块备份、块组描述符表备份的块组，块位图起始于块组描述符表所在块的下一个块；对于没有超级块备份和块组描述符表备份的块组，块位图起始于该块组的第一个块。

③在创建文件系统时，操作系统将每个块组包含的块数与每个块包含的位数设置为相等，这使得块位图刚好占用一个完整的块。

④块位图用于描述本块组所管理的块的分配状态，块位图中的每一位映射本块组中的一个块。如果某个块对应的位没有设置，那么代表该块未分配，可以用于存储数据；否则，代表该块已经存放了数据或者该块不能够使用。

⑤因为块位图中的每一位映射本块组中的一个块，所以每个字节映射8个块，这8个块中的第一个块对应字节中的最低位。例如，块位图中有一个字节为FEH，换算为二进制等于11111110，这个值的最低位是0，就说明其映射的8个块中，第一个块是空闲的，其他7个块已经使用。

块位图实例分析

在图7-34的块组描述符例子中，1号块组描述符的具体参数值如图7-35所示。

图7-35　1号块组描述符的具体参数

从图中可以看到1号块组的块位图起始于32 770号块，我们就以这个块位图为例进行分析。用WinHex跳转到32 770号块，其内容如图7-36所示。

图7-36　1号块组的块位图

图中大部分数据都是“FF”，表示它们所映射的块是被分配的。在偏移量243CH处画圈的值为“9FH”，换算为二进制等于“10011111”，那么这8个位映射哪8个块呢？下面我们来做换算。

第1步　计算“9FH”在该块位图中的相对偏移量。

这需要用其当前的偏移量减去块位图的起始偏移量，即243CH−2000H＝43CH，换算成十进制等于1084。

第2步　计算“9FH”在该块组中映射的8个块号。

因为“9FH”在块位图中的相对偏移量为1084，所以它在该块组中映射的第一个块的块号为1084×8＝8672，其后连续的7个块也都是“9FH”的映射块，即这8个映射块为8672～8679号块。

第3步　计算“9FH”在该文件系统中映射的8个块号。

上一步计算出的8672～8679这8个块是“9FH”这个值在1号块组中映射的相对块号，并不是整个文件系统的绝对块号，如果要把块组中的相对块号换算为文件系统的绝对块号，换算公式为：

文件系统的绝对块号＝块组的相对块号＋块组在文件系统中的起始块号

从超级块中可知每块组包含32 768个块，所以1号块组起始于文件系统的32 768号块，那么1号块组中的相对块号8672～8679换算为文件系统的绝对块号，应该等于（8672＋32 768）～（8679＋32 768），即41 440～41 447号块。

现在我们知道了1号块组中块位图值“9FH”（二进制为“10011111”）映射的是文件系统中41 440～41 447号块，二进制值“10011111”与这8个块的具体映射关系及这8个块的分配状态如图7-37所示。

图7-37　位图值与块的映射关系及块的分配情况