EXT2文件系统结构分析与跟踪程序
时间: 2024-02-12 17:06:37 浏览: 66
EXT2是Linux中使用的一种文件系统,它是一种基于磁盘的文件系统,支持多种文件类型和权限控制。EXT2文件系统的结构比较复杂,包括超级块、组描述符、inode表、数据块等多个部分。下面我们来分析一下EXT2文件系统的结构,并介绍一些跟踪程序。
1. 超级块
EXT2文件系统的第一个块是超级块,它包含了文件系统的基本信息,如文件系统的大小、块大小、inode数量、块数量等。超级块还包含了文件系统的状态信息和文件系统的特性信息,如是否支持日志、是否支持扩展属性等。跟踪程序可以通过读取超级块来获取EXT2文件系统的基本信息。
2. 组描述符
EXT2文件系统将磁盘空间划分为多个组,每个组包含若干个块。每个组都有一个组描述符,它包含了该组的基本信息,如该组中的块数量、inode数量、空闲块数量、空闲inode数量等。跟踪程序可以通过读取组描述符来了解文件系统中的块和inode的分布情况。
3. inode表
EXT2文件系统中的每个文件都对应一个inode,inode表记录了所有文件的inode信息。inode包含了文件的基本属性信息,如文件类型、文件大小、权限、创建时间、修改时间等。inode表还包含了文件数据块的指针,用于记录文件数据块的位置。跟踪程序可以通过读取inode表来了解文件的基本属性信息和文件数据块的分布情况。
4. 数据块
EXT2文件系统的数据块用于存储文件的实际数据。数据块分为若干个块组,每个块组包含若干个数据块。数据块可以按照不同的方式组织,如按照文件大小、按照文件类型等。跟踪程序可以通过读取数据块来获取文件的实际数据。
下面是一个简单的EXT2文件系统跟踪程序的实现:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#define EXT2_SUPER_MAGIC 0xEF53
#define EXT2_BLOCK_SIZE 1024
typedef struct {
unsigned short s_magic; // 文件系统魔数
unsigned short s_state; // 文件系统状态
unsigned int s_blocks_count; // 文件系统总块数
unsigned int s_inodes_count; // 文件系统总inode数
unsigned int s_log_block_size; // 块大小的对数(以2为底)
unsigned int s_blocks_per_group; // 每个块组的块数
unsigned int s_inodes_per_group; // 每个块组的inode数
unsigned int s_first_data_block; // 第一个数据块
unsigned int s_feature_compat; // 文件系统支持的特性
unsigned int s_feature_incompat; // 文件系统不支持的特性
unsigned int s_feature_ro_compat; // 文件系统只读支持的特性
char s_volume_name[16]; // 卷名
} ext2_super_block;
typedef struct {
unsigned int bg_block_bitmap; // 块位图所在块号
unsigned int bg_inode_bitmap; // inode位图所在块号
unsigned int bg_inode_table; // inode表所在块号
unsigned short bg_free_blocks_count; // 块组中空闲块数
unsigned short bg_free_inodes_count; // 块组中空闲inode数
unsigned short bg_used_dirs_count; // 块组中目录数
unsigned short bg_pad;
unsigned char bg_reserved[12];
} ext2_group_desc;
typedef struct {
unsigned short i_mode; // 文件类型和权限
unsigned short i_uid; // 文件所有者ID
unsigned int i_size; // 文件大小
unsigned int i_atime; // 最近一次访问时间
unsigned int i_ctime; // 最近一次修改时间
unsigned int i_mtime; // 最近一次状态改变时间
unsigned int i_dtime; // 文件删除时间
unsigned short i_gid; // 文件所属组ID
unsigned short i_links_count; // 文件硬链接数
unsigned int i_blocks; // 文件数据块数
unsigned int i_flags; // 扩展属性标志
unsigned int i_osd1;
unsigned int i_block[15]; // 数据块指针
unsigned int i_generation; // 文件版本号
unsigned int i_file_acl; // 文件ACL指针
unsigned int i_dir_acl; // 目录ACL指针
unsigned int i_faddr; // 片外块地址
unsigned char i_osd2[12];
} ext2_inode;
int main(int argc, char *argv[]) {
int fd;
ext2_super_block sb;
ext2_group_desc gd;
ext2_inode inode;
if (argc != 2) {
fprintf(stderr, "Usage: %s <device>\n", argv[0]);
exit(EXIT_FAILURE);
}
fd = open(argv[1], O_RDONLY);
if (fd == -1) {
perror("open");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 读取超级块
if (pread(fd, &sb, sizeof(sb), EXT2_BLOCK_SIZE) == -1) {
perror("pread");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 检查文件系统魔数
if (sb.s_magic != EXT2_SUPER_MAGIC) {
fprintf(stderr, "Not an EXT2 filesystem\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 输出文件系统的基本信息
printf("Filesystem size: %u blocks\n", sb.s_blocks_count);
printf("Block size: %u bytes\n", 1024 << sb.s_log_block_size);
printf("Inode count: %u\n", sb.s_inodes_count);
printf("Groups count: %u\n", sb.s_blocks_count / sb.s_blocks_per_group);
// 读取组描述符
if (pread(fd, &gd, sizeof(gd), EXT2_BLOCK_SIZE * 2) == -1) {
perror("pread");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 输出第一个块组的基本信息
printf("Block group size: %u blocks\n", sb.s_blocks_per_group);
printf("Inode group size: %u inodes\n", sb.s_inodes_per_group);
printf("Free blocks count: %u\n", gd.bg_free_blocks_count);
printf("Free inodes count: %u\n", gd.bg_free_inodes_count);
printf("Used dirs count: %u\n", gd.bg_used_dirs_count);
// 读取inode表
if (pread(fd, &inode, sizeof(inode), EXT2_BLOCK_SIZE * gd.bg_inode_table) == -1) {
perror("pread");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 输出根目录的基本信息
printf("Root inode:\n");
printf(" Size: %u bytes\n", inode.i_size);
printf(" Blocks: %u\n", inode.i_blocks);
printf(" Type: directory\n");
close(fd);
return 0;
}
```
以上程序可以读取EXT2文件系统的超级块、组描述符和inode表,并输出文件系统的基本信息、第一个块组的基本信息和根目录的基本信息。通过这些信息,我们可以了解EXT2文件系统的结构和文件的分布情况。