ext4文件系统解析

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1. 简介

2. 结构

3. extent

/* * This is the extent on-disk structure. * It's used at the bottom of the tree. */ struct ext4_extent { 
    __le32 ee_block; /* first logical block extent covers */ __le16 ee_len; /* number of blocks covered by extent */ __le16 ee_start_hi; /* high 16 bits of physical block */ __le32 ee_start_lo; /* low 32 bits of physical block */ }; /* * This is index on-disk structure. * It's used at all the levels except the bottom. */ struct ext4_extent_idx { 
    __le32 ei_block; /* index covers logical blocks from 'block' */ __le32 ei_leaf_lo; /* pointer to the physical block of the next * * level. leaf or next index could be there */ __le16 ei_leaf_hi; /* high 16 bits of physical block */ __u16 ei_unused; }; /* * Each block (leaves and indexes), even inode-stored has header. */ struct ext4_extent_header { 
    __le16 eh_magic; /* probably will support different formats */ __le16 eh_entries; /* number of valid entries */ __le16 eh_max; /* capacity of store in entries */ __le16 eh_depth; /* has tree real underlying blocks? */ __le32 eh_generation; /* generation of the tree */ }; 

4. 示例

遍历硬盘所有文件。

1. 获取GDT信息，GDT在Block 2，偏移为1。
   
   
2. 读取Inode Table block号。
   
   
3. 读取Inode Table
   
   根据ext4_extent获取ee_start_hi=0x2426，此Block对应根目录的内容。
   
   
4. 获取根目录信息
   
   上述信息记录的是ext4_dir_entry_2结构信息
   
   参考结构体，解决inode和文件/文件夹名如下：
   
   
   
   
   
   
5. 检索小文文件
   abc.txt的Inode为13，Inode Table Block为0x426，那么13对应的实际偏移应该是：
   0x4264096 + 12256= # 因为inode是从1开始的,所以13应对的偏移为12
   
   上面256的数据即为ext4_inode结构体(相关结构体的详细描述见Linux内核代码)，绿线框12Byte即为ext4_extent。
   
   可以获取Inode13对应的内容Block为1，对应的地址为0x8601，获取内容如下，正是写入的内容。
   
   
   
   
   
   
   
   
6. 检索大文件
   file.txt为1GB的文件，其Inode为12。计算其ext4_inode偏移为：
   0x4264096 + 11256= # 因为inode是从1开始的,所以12应对的偏移为11
   
   红线对应的内容为ext4_extent_header，eh_entries为1表示当前只有1项有效，eh_depth为1，表示有子项，则当前内容为ext4_extent_idx。
   
   解析ext4_extent_idx结构体，指向的物理块地址为0x3fbf01，这个块上描述的就是ext4_extent_header+大量的ext4_extent。
   
   
   上图绿线为ext4_extent_header，后面的红线及其他的都是ext4_extent。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
7. 检索目录
   qerdir目录的Inode为，通过sb.Inodes_per_group=8192，可以(+8191)/8192=17，偏移为%8192=1。再通过GDT中记录的Group17对应的Inode table at – 。
   
   上图红线对应ext4_extent即为目录的内容信息，其物理块地址为0x82020，其内容如下，只有bbb.txt一个文件，符合预期。
   
   bbb.txt对应的Inode为0x20003(131075)。
   
   其对应的Inode table中ext4_extent如下，其物理地址为0x88001：
   
   0x88001的内容如下，符合预期：
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

5. 总结

6. 代码