[ext4]空间管理 - 查找块



在文件系统中，当需要执行写操作时，肯定是需要查找需要写入的块。那么如何查找块哪？

在Ext4系统中，有两个函数是可能执行查找操作的:ext4_getblk()、ext4_get_block()。

其中ext4_getblk()，原型如下：

structbuffer_head *ext4_getblk(handle_t *handle, struct inode *inode,

ext4_lblk_tblock, int create, int *errp)

该函数的主要功能：基于给定的inode，查找或创建block，并返回与其映射的buffer；create标识用于表示当查找不到时，是否执行分配块操作。

本节我们不关注块分配操作；因此create为0。

ext4_get_block()函数原型如下：

intext4_get_block(struct inode *inode, sector_t iblock,

struct buffer_head *bh, int create)

该函数的主要功能：基于给定的inode，查找文件的逻辑块iblock，并将其与bh进行映射，如果没有查找到，若create为1，则执行块分配操作为文件申请新的block，然后再与bh建立映射。这个函数用于适配VFS层接口。

无论ext4_getblk()还是ext4_get_block()，都是先初始化structext4_map_blocks map，然后调用函数ext4_map_blocks(),实现块查找功能。

先来看一下ext4_map_blocks这个结构体：

struct ext4_map_blocks{

ext4_fsblk_t m_pblk;

ext4_lblk_t m_lblk;

unsigned int m_len;

unsigned int m_flags;

};

在分析ext4_map_blocks结构体之前，我们先来熟悉两个概念：物理块号、逻辑块号。对于一个存储设备（这个设备是可以是存储分区）格式化为某个文件系统的过程中，一般，都会给予给定的block值对整个存储分区划分很多个大小为block size的单元，每个单元，我们都称之为块，每一个块都有一个块号，是以存储分区起始位置为偏移计算的，我们一般称之为物理块号。当某一个块被分配给某一个文件用来存放Data后，那么这个块给予文件起始位置又被赋予了一个块号，这个块号只对于该文件有效，这个块号我们一般称之为逻辑块号。

ext4_map_blocks结构体主要用来描述需要映射的空间信息，包含映射空间的物理块号，逻辑块号，空间大小，属性标识。在查找之前，一般都是知道逻辑块号和空间大小的。

ext4_map_blocks()的原型如下：

intext4_map_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,

struct ext4_map_blocks *map, int flags)

1.首先调用ext4_es_lookup_extent()查找extent status tree，extent status tree是描述extent在内存中信息与状态的树，可以理解为extent
tree在内存的中组织。在查找extent status tree的过程中，先检查cache extents是否满足条件，否则遍历整个extent status tree。

2.如果在缓存中没有查找到，那么我们就需要从磁盘上读出extent tree数据，然后查找。实现函数为ext4_ext_find_extent()。那么是如何实现的哪？

说起来，也十分的简单。

由前述[磁盘布局extent tree]可知，extent tree在磁盘上都是以extent block为单位存储的。

首先从inode中找出根节点，在根节点中的四个entry中通过二分法查找包含指定block的entry，然后通过该entry信息读取下一级extent
block到buffer中。该buffer中包含很多entry，继续通过二分法查找包含指定block的enrty，然后再读取下一级entry，依次类推；直至到叶子节点或无下级的节点。

从而我们得到与制定block最相近的extent(若查找不到，则返回小于block的最大的extent，即左侧的extent).

假如寻找到合适的包含block块号的extent，则计算出对应的物理block和在这个extent中以block为起始点到extent终点的长度(如果这个长度大约所要求的长度，则取所要求的长度)。

out:

if (allocated > map->m_len)

allocated = map->m_len;

ext4_ext_show_leaf(inode, path);

map->m_flags |= EXT4_MAP_MAPPED;

map->m_pblk = newblock;

map->m_len = allocated;

如果没有找到块，因为之前的Create标识已经说明即使没有找到，也不需要创建，所以直接返回0.

OK，块查找操作分析结束。

作者：Younger Liu，

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