探索EXT4文件系统结构与Linux编程实践

在本篇关于操作系统实验的详细教程中，主要针对的是操作系统第三版微课版的第五个实验——文件系统实验，着重研究EXT4文件系统。实验目的是让学生深入理解文件系统的工作原理，熟悉文件系统的关键数据结构，以及在Linux环境下进行编程实践。 实验平台设置在VMWare9虚拟机上，运行的是Ubuntu12.04操作系统，采用EXT4文件系统，编辑器包括Gedit和Vi。实验的核心任务是编写程序，实现对EXT4文件系统超级块（ext4_super_block）、块组描述符（ext4_group_desc）和索引节点（ext4_inode）的数据结构解析。具体步骤包括： 1. **程序编译与执行**：首先，学生需在名为check_ext4fs的目录下执行`make clean` 清除旧的编译结果，然后通过`make` 命令编译生成check_ext4fs可执行文件。用户通过输入`./check_ext4fs/dev/sda1` 来运行程序，并查看超级块、块组描述符和索引节点的相关信息。 2. **命令行操作**：实验提供了两个关键命令，`infosb` 用于查看超级块信息，`infoinodenum` 则用于查看指定序号的索引节点信息。这有助于理解和分析文件系统中的数据分布。 3. **数据结构分析**：实验代码揭示了逻辑块大小为262118字节，超级块ext4_super_block占据5242368字节，组描述符ext4_group_desc为每个4096字节，索引节点ext4_inode则为1310720字节。此外，还涉及到了块组描述符在块组0中的占用情况，如块数、块号，以及inode的数量和分配的块数，同样包括块位图和索引节点位图的占用信息。 4. **实验心得总结**：通过这个实验，参与者不仅加深了对文件系统工作原理的理解，掌握了文件系统的核心数据结构，还在Linux环境中锻炼了复杂的编程技巧，同时对EXT4文件系统的内部结构有了深入的认识。 这个实验不仅是理论知识的运用，更是实践经验的积累，有助于提高学生在实际操作系统环境下的问题解决能力。