文件系统学习4——日志文件系统的由来

冷不防 2022-03-15 09:46 208阅读 0赞

#### 1、日志文件系统的由来 ####

之前讲述的都是文件系统的基本功能，但是一直都集中在数据如何存放获取的过程上，那么文件系统对于数据的一致性又是如何保证的呢？？

同样，我们从一个文件的新建开始说起，类似第三小节，一个文件的新建步骤如下：

*  先确定用户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；
 *  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；
 *  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，且升级 inode 的 block指向数据；
 *  将刚刚写入的 inode 与 block 数据同步升级 inode bitmap 与 block bitmap，并升级  
    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**元数据**的啦。

上面这种新建过程看似没有什么问题，但是如果在数据写入过程中文件系统发生了意外导致写入没有成功，此时会发生什么情况呢？

\*\*一个简单的例子：\*\*新建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， 最后一个同步升级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。

**解决办法**：早期的文件系统（ext2），如果发生这个问题， 那么系统在重新启动的时候，就会由 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，这样的检查很费时～因为要针对 metadata 区域与实际数据存放区来进行比对， 得要搜寻整个文件系统。**这就是为什么有时候电脑不正常关机，再次开机会显示正在检测硬盘的数据。**

**为了解决上述数据一致性的问题，文件系统引入了日志的概念，这一类文件系统被称为日志文件系统。**

#### 2、日志文件系统的操作 ####

具体来说，日志文件系统是在文件系统中划分出一个小区块（例如128M），该区块专门在记录写入或修订文件时的步骤。  
例如：

*  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；
 *  实际写入：开始写入文件的权限与数据；开始升级 metadata 的数据；
 *  结束：完成数据与 metadata 的升级后，在日志记录区块当中完成该文件的纪录。

那么当文件系统在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。

#### 常见的日志文件系统 ####

——ext3、ext4、JFFS,YAFFS等

参考博客：  
[http://cn.linux.vbird.org/linux\_basic/0230filesystem\_1.php][http_cn.linux.vbird.org_linux_basic_0230filesystem_1.php]

[http_cn.linux.vbird.org_linux_basic_0230filesystem_1.php]: http://cn.linux.vbird.org/linux_basic/0230filesystem_1.php