Verzeichnisse

Aus der Sicht von Ext handelt es sich bei Ordnern um nichts anderes als um spezielle Dateien, die eine Liste der enthaltenen Files beherbergen. Jeder Eintrag verknüpft einen Dateinamen mit einer Inode-Nummer, der Länge und dem Inhalt des eigentlichen Dateinamens. Beim Zugriff auf eine Datei genügt dem System also ein Blick in den Inode, der das beherbergende Verzeichnis repräsentiert (Abbildung 1).

Abbildung 1: Der Blick in den für den Benutzer lesbaren Inhalt eines Verzeichnis-Inodes mittels DebugFS und des Hex-Viewers Xxd.

Das Zuordnen von Dateiname und Inode-Nummer muss dabei nicht singulär ausfallen: Verweist ein gänzlich anderer Dateiname auf eine bereits referenzierte Inode-Nummer, dann handelt es sich um einen sogenannten Hardlink. Ein solcher ist für Anwendungen und Benutzer in der Regel nicht ohne Weiteres zu erkennen und darf sich nur auf Objekte im eigenen Dateisystem beziehen. Für Unterverzeichnisse gilt übrigens dasselbe Prinzip: Dabei handelt es sich ebenfalls um spezielle Dateien, die der Inode des darüberliegenden Verzeichnisses mit deren Inode-Nummer als Datei referenziert.

Wenn Sie via ls -a den Inhalt eines Ordners auflisten, fallen die beiden Einträgen . und .. auf. Bei ihnen handelt es sich um Verzeichnisse mit besonderen Eigenschaften: Das System erzeugt sie beim Anlegen eines neuen Ordners automatisch, löschen lassen sie sich nicht. Die Einträge . und .. führt Ext2 im jeweiligen Verzeichnis mit der Inode-Nummer des aktuellen beziehungsweise darüber liegenden Verzeichnisses. Das Wurzelverzeichnis liegt übrigens immer im Inode Nummer 2 – so findet das System es schneller.

Superkräfte

Damit ein Ext-Dateisystem sich selbst organisieren kann, führt es Buch über einige wichtige Konfigurationsparameter sowie aktuelle Zustände. Diese Informationen liegen im sogenannten Superblock, der sich stets hinter den ersten 1024 Bytes eines Speichermediums befindet (Abbildung 2).

Abbildung 2: Das Tool Tune2fs liest für diese Ausgabe den Superblock eines Ext2-Dateisystems aus.

Diese feste Position ist zum Beispiel für den Mount-Vorgang oder einen Check des Dateisystems wichtig. Im Superblock finden sich unter anderem folgende Angaben:

  • die genaue Blockgröße,
  • die Anzahl der Blöcke und Blockgruppen,
  • die Anzahl der freien und belegten Inodes,
  • der Zeitpunkt des letzten erfolgreichen Einhängens,
  • der Zeitpunkt der letzten Änderung,
  • der Name des Betriebssystems, das das Dateisystem erstellt hat, sowie
  • der aktuelle Zustand des Dateisystems.

Der Superblock bildet quasi das Herz des Ext-Dateisystems. Damit ein möglicher Schaden das Dateisystem nicht zerstört, legt Ext2 über die Blockgruppen verteilt mehrere Kopien des Superblocks an. Bei einer möglichen Reparatur greifen entsprechende Tools auf diese Sicherheitskopien zurück.

Für jede Blockgruppe existiert zudem ein Group Descriptor, der einige Informationen zu der eigenen Blockgruppe vorhält. Aus Gründen der Sicherheit enthalten alle Blockgruppen alle Group Descriptors des Ext-Dateisystems.

Darüber hinaus enthält jede Blockgruppe sogenannte Inode- und Block-Bitmaps. Sie dienen quasi als Karten, die alle Inodes und Blöcke der jeweiligen Blockgruppe verzeichnen. Ein Bit mit dem Wert 0 markiert ein Inode oder Block als frei, ein Wert von 1 signalisiert einen belegten Inode oder Block. Eine Bitmap muss stets in einen Block passen, was auch die Größe einer Blockgruppe begrenzt.

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