上一小节谈到的仅是读取而已,那么如果是新建一个文件或目录时,我们的文件系统是如何处理的呢? 这个时候就得要 block bitmap 及 inode bitmap 的帮忙了!假设我们想要新增一个文件,此时文件系统的行为是:

  1. 先确定使用者对于欲新增文件的目录是否具有 w 与 x 的权限,若有的话才能新增;
  2. 根据 inode bitmap 找到没有使用的 inode 号码,并将新文件的权限/属性写入;
  3. 根据 block bitmap 找到没有使用中的 block 号码,并将实际的数据写入 block 中,且更新 inode 的 block 指向数据;
  4. 将刚刚写入的 inode 与 block 数据同步更新 inode bitmap 与 block bitmap,并更新 superblock 的内容。

一般来说,我们将 inode table 与 data block 称为数据存放区域,至于其他例如 superblock、 block bitmap 与 inode bitmap 等区段就被称为 metadata (中介数据) 啰,因为 superblock, inode bitmap 及 block bitmap 的数据是经常变动的,每次新增、移除、编辑时都可能会影响到这三个部分的数据,因此才被称为中介数据的啦。

  • 数据的不一致 (Inconsistent) 状态

在一般正常的情况下,上述的新增动作当然可以顺利的完成。但是如果有个万一怎么办? 例如你的文件在写入文件系统时,因为不知名原因导致系统中断(例如突然的停电啊、 系统核心发生错误啊~等等的怪事发生时),所以写入的数据仅有 inode table 及 data block 而已, 最后一个同步更新中介数据的步骤并没有做完,此时就会发生 metadata 的内容与实际数据存放区产生不一致 (Inconsistent) 的情况了。

既然有不一致当然就得要克服!在早期的 Ext2 文件系统中,如果发生这个问题, 那么系统在重新开机的时候,就会借由 Superblock 当中记录的 valid bit (是否有挂载) 与 filesystem state (clean 与否) 等状态来判断是否强制进行数据一致性的检查!若有需要检查时则以e2fsck这支程序来进行的。

不过,这样的检查真的是很费时~因为要针对 metadata 区域与实际数据存放区来进行比对, 呵呵~得要搜寻整个 filesystem 呢~如果你的文件系统有 100GB 以上,而且里面的文件数量又多时, 哇!系统真忙碌~而且在对 Internet 提供服务的服务器主机上面, 这样的检查真的会造成主机复原时间的拉长~真是麻烦~这也就造成后来所谓日志式文件系统的兴起了。

  • 日志式文件系统 (Journaling filesystem)

为了避免上述提到的文件系统不一致的情况发生,因此我们的前辈们想到一个方式, 如果在我们的 filesystem 当中规划出一个区块,该区块专门在记录写入或修订文件时的步骤, 那不就可以简化一致性检查的步骤了?也就是说:

  1. 预备:当系统要写入一个文件时,会先在日志记录区块中纪录某个文件准备要写入的信息;
  2. 实际写入:开始写入文件的权限与数据;开始更新 metadata 的数据;
  3. 结束:完成数据与 metadata 的更新后,在日志记录区块当中完成该文件的纪录。

在这样的程序当中,万一数据的纪录过程当中发生了问题,那么我们的系统只要去检查日志记录区块, 就可以知道哪个文件发生了问题,针对该问题来做一致性的检查即可,而不必针对整块 filesystem 去检查, 这样就可以达到快速修复 filesystem 的能力了!这就是日志式文件最基础的功能啰~

那么我们的 ext2 可达到这样的功能吗?当然可以啊! 就通过 ext3/ext4 即可! ext3/ext4 是 ext2 的升级版本,并且可向下相容 ext2 版本呢! 所以啰,目前我们才建议大家,可以直接使用 ext4 这个 filesystem 啊! 如果你还记得dumpe2fs输出的讯息,可以发现 superblock 里面含有下面这样的信息:

Journal inode:            8
Journal backup:           inode blocks
Journal features:         (none)
Journal size:             32M
Journal length:           8192
Journal sequence:         0x00000001

看到了吧!通过 inode 8 号记录 journal 区块的 block 指向,而且具有 32MB 的容量在处理日志呢! 这样对于所谓的日志式文件系统有没有比较有概念一点呢?^_^。

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