Вопрос или проблема
Правка: Я опубликовал ответ на следующий вопрос ниже, но он еще не был принят, в надежде, что кто-то любезно предоставит мне общие расчеты для определения, будет ли блок-группа n иметь резервную суперблок и дескрипторы в начале.
Я пытаюсь понять, как структурированы файловые системы EXT4 (т.е. их расположение) на блочном устройстве, и при (ручном) парсинге моей файловой системы EXT4 (в которой включены флаги функциональности SPARSE_SUPER и FLEX_BG), я обнаруживаю, что фактическое расположение (как из моего парсинга, так и при обобщении с помощью dumpe2fs и debugfs) не соответствует тому, что я ожидаю, основываясь на своем понимании работы этих функций и документации ядра EXT4.
Насколько я понимаю, когда функция FLEX_BG включена, несколько блок-групп (в моем случае 16) рассматриваются как одна логически большая блок-группа (гибкая группа). Таким образом, первая блок-группа в гибкой группе будет использоваться для хранения большей части метаданных для других блок-групп в гибкой группе (таких как битовые карты блоков и инодов, таблица инодов) – оставшиеся блок-группы могут в основном использоваться для данных (позволяя более непрерывные блоки для больших файлов и т. д.). Однако все блок-группы все еще содержат резервные копии суперблока и таблицы дескрипторов групп (а также зарезервированные дескрипторные блоки), по умолчанию.
Насколько мне известно, когда флаг функциональности SPARSE_SUPER включен, резервные копии суперблока и дескрипторов групп (и любые зарезервированные дескрипторные блоки) не хранятся в каждой блок-группе (как было бы по умолчанию), но, согласно документации EXT4,
сохраняются только в группах, чье номер группы равен 0 или является степенью 3, 5 или 7
Таким образом, ожидается, что они будут в блок-группах 0, 1, 8, 27, 32, 64, 128, 243.. и т. д.
Или, если предполагалось быть множеством 3, 5 или 7, ожидалось бы наличие резервных копий в 0, 3, 5, 6, 7, 9, 10, 12, 14, 15 и т. д.
Однако в моем случае dumpe2fs показывает, что резервные копии суперблока содержатся в блок-группах:
0, 1, 3, 5, 7, 9, 25, 27, 49, 81, 125, 243
Эти значения совпадают с теми, что я получаю при ручном парсинге блочного устройства, так что я знаю, что в моем коде нет ошибок в этом отношении.
Как видно, есть несколько блок-групп, которые соответствуют степеням 3, 5 и 7. Все блок-группы также являются множествами (1), 3, 5 и 7, но не являются всеми множествами этих чисел.
Итак, какая здесь фактическая логика, поскольку она, похоже, не полностью соответствует документации ядра EXT4? Как файловая система знает, будет ли данный блок иметь резервный суперблок (и т. д.) или нет?
Любые советы, мысли или знания будут оценены.
Сразу же публикую ответ здесь – проблема была в моем недостаточном понимании документации – и отсутствия осознания тонкой разницы в используемой терминологии (“степень x“) по сравнению с тем, что я читал в своем уме (“в степени x“).
Вместо того, чтобы – как я предположил, что подразумевала документация – блок-группы были в степени 3, 5 или 7 (т.е. 1^3, 1^5, 1^7, 2^3, 2^5, 2^7 и т. д.), речь идет о группах, в которых базовое значение равно 3, 5 или 7, возведенное в степень (т.е. 3^0, 3^1, 3^2, 3^3, 3^4.. 5^0, 5^1, 5^2, 5^3.. 7^0, 7^1, 7^2.. и т. д.).
Ответ или решение
Вопрос, касающийся комбинации функций SPARSE_SUPER и FLEX_BG и их влияния на расположение резервных суперблоков в файловой системе EXT4, требует внимательного рассмотрения особенностей каждой из этих функций и их взаимодействия.
Основы EXT4 и его функции
-
FLEX_BG (гибкие группы блоков):
- Эта функция позволяет объединять несколько групп блоков (в большинстве случаев 16) в единую логическую группу, называемую гибкой группой. Основная цель FLEX_BG – обеспечивать более эффективное использование дискового пространства, особенно для больших файлов.
- Первый блок группы в каждом наборе FLEX_BG предназначен для хранения метаданных, таких как битовые карты блоков и инодов, и таблицы инодов. Остальные блоки в группе можно использовать для данных, что позволяет улучшить производительность, обеспечивая более последовательный доступ к данным.
-
SPARSE_SUPER (разреженные суперблоки):
- Данная функция изменяет стандартное поведение EXT4 в отношении резервных копий суперблоков и дескрипторов групп. Вместо хранения резервных копий в каждой группе блоков, SPARSE_SUPER устанавливает их только в определенных группах.
- Согласно документации EXT4, резервные копии суперблоков хранятся только в группах, номера которых равны 0 или представляют собой степень 3, 5 или 7.
Влияние комбинации SPARSE_SUPER и FLEX_BG
При активированных функциях FLEX_BG и SPARSE_SUPER расположение резервных суперблоков и дескрипторов в файловой системе определяется следующими правилами:
-
Распределение резервных суперблоков:
- Суперблоки находятся в группах 0 и тех, которые являются степенями 3, 5, или 7 (то есть 3^0, 3^1 и так далее), таким образом, включая такие группы, как 0, 1, 3, 5, 7, 9 и т.д.
-
Возможное несоответствие между ожиданиями и реальностью:
- Ваша интерпретация может быть несколько ошибочной. Как было упомянуто в вашем вопросе, функции работают не с простыми степенями, а с большим диапазоном значений, где группа может находиться в промежутке между степенями.
- В вашем случае наличие резервных суперблоков в группах 0, 1, 3, 5, 7, 9, 25, 27, 49, 81, 125 и 243 объясняется тем, что вы также включаете группы, которые могут соответствовать комбинации кратности 3, 5 и 7, что является частью логики фильтрации для SPARSE_SUPER.
-
Выводы:
- Комбинация функций SPARSE_SUPER и FLEX_BG позволяет файловой системе EXT4 более гибко управлять метаданными и эффективно использовать дисковое пространство. Это также может привести к некотому непониманию, если не учитывать, насколько обширно могут быть определены условия для резервных суперблоков.
- Обратите внимание на терминологию, особенно на упоминания "степени" и "множители", чтобы лучше понимать логику распределения резервных копий.
Заключение
Выводя основные положения, можно сказать, что комбинация функций SPARSE_SUPER и FLEX_BG в файловой системе EXT4 создаёт сложный, но эффективный механизм для управления как данными, так и метаданными. Чтобы избежать недоразумений, важно внимательно изучать спецификации и уточнения документации, особенно в контексте дистрибутивов или пользовательских систем, работающих на EXT4.