[ext4]010 磁盘布局 - 如何查找inode的磁盘位置

在linux系统中，任何一个文件，都有一个inode与其对应，也就是说，在一个文件系统中，一个文件都有唯一的ino来标示他，那么在ext4系统中，ino是如何确定的哪？

当我们新创建的文件或目录时，会调用ext4_create函数，其调用路径是：ext4_create -> ext4_new_inode。就是在函数ext4_new_inode定义了inode->ino。

分析函数ext4_new_inode相关部分 

struct inode *__ext4_new_inode(handle_t *handle, struct inode *dir,
                   umode_t mode, const struct qstr *qstr,
                   __u32 goal, uid_t *owner, int handle_type,
                   unsigned int line_no, int nblocks)
{
    …
    for (i = 0; i < ngroups; i++, ino = 0) {
        err = -EIO;
 
        gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, &group_desc_bh);
        if (!gdp)
            goto out;
 
       /* 1.在加载inode bitmap之前，先检查是否有free indode */
        if (ext4_free_inodes_count(sb, gdp) == 0) {
            if (++group == ngroups)
                group = 0;
            continue;
        }
…
        inode_bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, group);
…
       /* 2.在inode位图中查找ino+1开始的下一个为0的位 */
        ino = ext4_find_next_zero_bit((unsigned long *)
                          inode_bitmap_bh->b_data,
                          EXT4_INODES_PER_GROUP(sb), ino);
       /* 3.检查free inode是否有效：(1) 大于inode_per_group,(2) 小与first_ino */
        if (ino >= EXT4_INODES_PER_GROUP(sb))
            goto next_group;
        if (group == 0 && (ino+1) < EXT4_FIRST_INO(sb)) {
            ext4_error(sb, "reserved inode found cleared - "
                   "inode=%lu", ino + 1);
            continue;
        }
        …
       /* 4.更新inode bitmap,若更新inode bitmap失败,重新搜索*/
        ext4_lock_group(sb, group);
        ret2 = ext4_test_and_set_bit(ino, inode_bitmap_bh->b_data);
        ext4_unlock_group(sb, group);
        ino++;      /* the inode bitmap is zero-based */
        if (!ret2)
            goto got; /* we grabbed the inode! */
next_inode:
        if (ino < EXT4_INODES_PER_GROUP(sb))
            goto repeat_in_this_group;
next_group:
        if (++group == ngroups)
            group = 0;
    }
…
   /* 5.更新group中的free_inodes_count变量 */
    ext4_free_inodes_set(sb, gdp, ext4_free_inodes_count(sb, gdp) - 1);
    if (S_ISDIR(mode)) {
        ext4_used_dirs_set(sb, gdp, ext4_used_dirs_count(sb, gdp) + 1);
        if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
            ext4_group_t f = ext4_flex_group(sbi, group);
 
            atomic_inc(&sbi->s_flex_groups[f].used_dirs);
        }
    }
    if (ext4_has_group_desc_csum(sb)) {
        ext4_inode_bitmap_csum_set(sb, group, gdp, inode_bitmap_bh,
                       EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) / 8);
        ext4_group_desc_csum_set(sb, group, gdp);
    }
    ext4_unlock_group(sb, group);
    …
   /* 6.得到inode->ino */
    inode->i_ino = ino + group * EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
    …
}

步骤：

1. 在加载inode bitmap之前，先检查是否有free indode

2.在inode位图中查找ino+1开始的下一个为0的位

3.检查free inode是否有效：(1) 大于inode_per_group,(2) 小与first_ino

4.更新inode bitmap，更新失败重新搜索

5.更新group中的free_inodes_count变量

6. 得到inode->ino

 

因此可以通过inode->ino计算inode所处的group和block：

Group_id

=(inode->ino-1)/inodes_per_group

Inode_blkid

=first_inode_blk_in_group

+ ((inode->ino-1) % inodes_per_group) / (inodes_per_block);

Inode_offset

= first_inode_blk_in_group * blk_size

+ ((inode->ino-1) % inodes_per_group) * inode_size

其中：

之所以inode->ino-1原因是ext4系统不存在0号文件索引

(1) inode->ino：可以通过stat file_name获取；

(2) inodes_per_group：指每个group中inode的数目，见debugfs；

(3) first_inode_blk_in_group：指的是inode table的起始block id，可以debugfs获取；

(4) blk_size：逻辑块大小，可以debugfs获取；

(5) inode_size：一个inode在磁盘上存放所需的空间大小，可以debugfs获取；

(6) inodes_per_block：每个block所能存放inode的个数，可以通过blk_size/inode_size获取；

root@ubuntu:/mnt/ext4# debugfs /dev/sdc
debugfs 1.42 (29-Nov-2011)
debugfs:  stats
Filesystem volume name:   <none>
Last mounted on:          /mnt/ext4
Filesystem UUID:          883c6632-e61d-4420-b309-0695f321cf9d
Filesystem magic number:  0xEF53
…
Inode count:              327680
…
Fragments per group:      32768
Inodes per group:        8192
Inode blocks per group:  512
…
First inode:             11
Inode size:              256
Required extra isize:     28
…
 Group  0: block bitmap at 321, inode bitmap at 337,inode table at 353
           24217 free blocks, 8180 free inodes, 2 used directories, 8180 unused inodes
           [Checksum 0x25aa]
 Group  1: block bitmap at 322, inode bitmap at 338, inode table at 865
           31423 free blocks, 8192 free inodes, 0 used directories, 8192 unused inodes
           [Inode not init, Checksum 0x94f1]
 Group  2: block bitmap at 323, inode bitmap at 339, inode table at 1377
           32768 free blocks, 8192 free inodes, 0 used directories, 8192 unused inodes