Linux File System (Blocks and Block Groups)

BSD块大小的演变，从1K -> 2K -> 4K。

Block Allocation：

• 文件系统再分配空间的时候是以block为单位的而不是字节。
• 查询剩余空间的操作应该是在常数时间内完成的。
• 用Bitmap来管理空闲的block，一个block大小的bitmap可以管理8192个blocks。
• 元数据一般单独存在inode。
  

Block Size

• 块大小对性能影响比较明显。

• 块大意味着元数据开销较小，吞吐量更高些（why?）

• 块小意味着更多的空间节省。
  

• 扇区大小一般是4K。

• 现在的一些文件系统在创建时会根据扇区大小来设置blocksize

• blocsize应该大于等于扇区size，否则对一个快操作load的扇区size不合理。

• blocksize需要小于pagesize以完成正常的虚拟内存映射。
  

Max filesystem size

• 文件系统最大大小是 blocksize * 2^ (block number bits)
• 最大容量的一个潜在限制是block group，其描述符必须放在一个block中，所以实际上最大不能超过256TiB。
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Block Groups

• 8192个block会分为一个blocks，取决于存group描述幅的大小。
• 划分的主要目的是优化locality
  

Group Descriptor

• 仅凭group descriptor不能完整的得到一个block group的信息，可能确实这个group从那个blcok开始，有多少inode等
• Ext2中的group descriptor是32B， Ext4拓展为64B。
  

Fragments and Clusters

• Ext2文件系统把Block继续切分为更小的Fragments。
• Cluster相当于把block聚合在一起分配，用于给一些大文件分配空间。
  

Block size is important to filesystem

Q & A

Q: Block group 和 cluster的概念会不会有些重叠呢？

A:

• 功能定位不同：
  • block group是文件系统的管理单元,包含管理结构(inode表等)
  • cluster是文件存储的分配单元,纯粹用于数据存储
• 使用场景不同：
  • block group主要用于ext等现代文件系统
  • cluster概念早期在FAT文件系统中就有使用
• 大小特征不同：
  • block group通常较大,包含多个blocks和管理结构
  • cluster大小相对较小,主要考虑存储效率