[ccibomb@CRG]# _bykim

2-4-1. EXT2 inode

EXT2 파일 시스템에서 inode는 가장 기본이 되는 단위이다. 파일 시스템의 모든 파일이나 디렉토리는 각기 단 하나의 inode에 의하여 표현된다. 각 블럭 그룹을 위한 EXT2 inode는 어떤 inode가 할당되었는지 아닌지를 추적하기 위한 비트맵과 함께 inode 테이블에 저장된다. <그림 2. EXT2 inode>는 EXT2 inode의 형태를 보여준다. 저장되는 정보에는 다음과 같은 항목이 있다.
 

• 모드(mode) 여기에는 이 inode가 어느 파일에 해당하는지를 나타내는 정보와, 접근권한을 나타내는 정보가 저장된다. EXT2에서 하나의 inode는 하나의 파일, 디렉토리, 심볼릭 링크, 블럭 장치, 문자 장치 또는 FIFO를 나타낸다.
• 소유자 정보(Owner Information) 이 파일 또는 디렉토리에 대한 사용자와 그룹 식별자이다. 이 정보를 이용하여 파일 시스템은 접근권한을 제대로 관리할 수 있게 된다.
• 크기(Size) 파일의 크기를 바이트 단위로 가지고 있다.
• 타임스탬프(Timestamps) inode가 만들어진 시간과 최종적으로 수정된 시간을 기록한다.
• 데이터블럭(Datablocks) 이 inode가 표현하고 있는 데이터가 저장된 블럭에 대한 포인터. 맨 앞의 열두개의 포인터는 이 inode가 표현하고 있는 데이터를 저장한 실제 블럭에 대한 포인터이며 마지막 세개의 포인터는 점점 더 높은 수준의 간접적인 연결을 갖고 있다. 예를 들어, 이중 간접 블럭 포인터(double indirect block pointer)는 데이터 블럭에 대한 포인 터들의 블럭에 대한 포인터들의 블럭을 가리키고 있다. 따라서, 길이가 12개 데이터 블럭 이하인 파일은 그 보다 큰 파일보다 훨씬 빨리 액세스 된다. Data Block 사이사이에 Directory Block 존재한다. 

EXT2 inode는 특별 장치 파일을 표현할 수도 있다는 점에 주목하여야 한다. 이들 파일은 실제 파일은 아니지만 장치를 액세스하는데 사용되는 프로그램을 다룬다. /dev 디렉토리 아래 의 모든 장치 파일은 프로그램이 리눅스 장치를 액세스할 수 있도록 하기 위하여 거기에 있는 것이다. 예를 들어 마운트 프로그램은 마운트하려는 장치 파일을 인자로 사용한다.

    2-4-2. EXT2 수퍼블럭(Superblock)

    수퍼블럭에는 그 파일 시스템의 정보(기본적인 크기나 모양에 대한 설명)가 들어 있다. 이를 이용하여 파일 시스템 관리자는 파일 시스템을 활용하고 유지한다. 보통 파일 시스템이 마운트 될 때에는 블럭 그룹 0에 들어 있는 수퍼블럭을 읽어들인다. 하지만, 모든 블럭 그룹에는 똑같은 복사본이 있어서 파일 시스템이 깨지는 경우를 대비하고 있다. 여기에 들어 있는 정보에는 다음과 같은 것들이 있다.
 

• 매직 넘버(Magic Number) 이 값은 마운트하는 소프트웨어로 하여금 이것이 진짜 EXT2 파일 시스템의 수퍼블럭이라는 것을 확인케한다. 현재 버전의 EXT2에서는 0xEF53으로 되어 있다.
• 개정 레벨(Revision Level) 메이저 개정 레벨과 마이너 개정 레벨로 구성되며, 마운트 프로그램이 어떤 특정한 버전에서만 지원되는 기능이 이 파일 시스템에서 지원되는지 아닌지를 확인하는데 사용된다. 또한 기능 호환성 항목라는 것이 있어서 마운트 프로그램이 이 파일 시스템에서 안전하게 사용할 수 있는 기능이 무엇인지를 판단할 수 있도록 해준다.
• 마운트 횟수(Mount Count)와 최대 마운트 횟수(Maximum Mount Count) 이 두 개의 값을 이용하여 시스템은 파일 시스템 전부를 검사할 필요가 있는지를 확인할 수 있다. 마운트 횟수는 파일 시스템이 마운트될 때 마다 1씩 증가하며, 그 값이 최대 마운트 횟수와 같아지면 "최대 마운트 횟수에 도달하였습니다, e2fsck를 실행하는 것이 좋습니다"라는 메시지가 표시된다.
• 블럭 그룹 번호(Block Group Number) 현재 보고 있는 수퍼블럭 복제본을 갖고 있는 블럭 그룹의 번호.
• 블럭 크기(Block Size) 이 파일 시스템의 블럭 크기를 바이트 단위로 (예를 들어, 1024 바이 트) 표시한다. 1회 I/O 가 이루어지는 양을 의미한다.
• 그룹당 블럭수(Blocks per Group) 하나의 그룹에 속하는 블럭의 수. 블럭 크기와 마찬가지로 파일 시스템을 만들때 정해진다.
• 프리 블럭(Free Blocks) 파일 시스템내의 프리 블럭의 수.
• 프리 Inode(Free Inode) 파일 시스템내의 프리 inode의 수.
• 첫번째 Inode(First Inode) 파일 시스템내의 첫번째 inode의 inode 번호. EXT2 루트 파일 시스템에서 첫번째 inode는 "/" 디렉토리에 대한 디렉토리 엔트리이다.

2-4-3 EXT2 그룹 기술자(Group Descriptor)

    각 블럭 그룹은 자신을 기술하는 자료구조를 가지고 있다. 수퍼블럭과 마찬가지로 모든 블럭 그룹을 위한 그룹 기술자는 각 블럭 그룹에 복제되어 파일 시스템이 파괴되는 경우를 대비한다. 그룹 기술자는 잇달아 나타나서 전체적으로는 하나의 그룹 기술자 테이블을 형성한다. 각 블럭 그룹에는 수퍼블럭 바로 뒤에 그룹 기술자 테이블 전체가 놓여있다. EXT2 파일 시스템 에서 실제로 사용되는 것은 (블럭 그룹 0에 있는) 첫번째 복사본 뿐이다. 다른 복사본들은, 수퍼블럭의 복사본들과 마찬가지로, 원본이 깨질 경우를 대비하고 있다.

각 그룹 기술자는 다음과 같은 정보를 갖고 있다.
 

• 블럭 비트맵(Blocks Bitmap) 이 블럭 그룹에서 블럭의 할당 상태를 나타내는 비트맵으로서 블럭의 수 만큼 있다. 이것은 블럭을 할당하거나 해제할 때 사용된다.
• Inode 비트맵(Inode Bitmap) 이 블럭 그룹에서 inode의 할당 상태를 나타내는 비트맵으로서 블럭의 수 만큼 있다. 이것은 inode를 할당하거나 해제할 때 사용된다.
• Inode 테이블(Inode Table) 이 블럭 그룹의 inode 테이블의 시작 블럭으로서 블럭의 수 만큼 있다. 각 inode는 다음에 설명하는 EXT2 inode 자료구조에 의해 표현된다.
• 프리 블럭 갯수(Free Blocks Count), 프리 Inode 갯수(Free Inode Count), 사용된 디렉토리 갯수(Used Directory Count)

 c.f) 슈퍼 블록과 그룹 디스크립터 테이블은 파일 시스템 전체에 대한 정보가 들어가기 때문에 그룹마다 똑같은 내용을 갖게 된다. (복구 용이)

2-4-4. EXT2 디렉토리

• inode 이 디렉토리 엔트리에 해당하는 inode. 이 값은 블럭 그룹의 inode 테이블에 저장되어 있는 inode 배열에 대한 인덱스이다. 그림 9.3 에서 file이라는 이름의 파일에 대한 디 렉토리 엔트리는 i1이라는 번호의 inode를 참조하고 있다.
• 이름 길이(name length) 이 디렉토리 엔트리의 길이를 바이트로 나타낸다.
• 이름(name) 이 디렉토리 엔트리의 이름.

c.f) 모든 디렉토리에서 처음 두 엔트리는 항상 "." 과 ".." 이다. 이는 각각 "현재 디렉토리" 와 " 부모 디렉토리" 를 의미한다.

2-4. EXT2 파일시스템 구조 분석

<그림 3>은 EXT2 파일 시스템이 블럭 구조로 된 장치에서 블럭을 어떻게 차지하고 있는지 배치 상태를 보여준다. 파일 시스템에 관한 한 블럭 장치는 그저 읽고 쓸 수 있는 일련의 블럭일 뿐이다. 파일 시스템은 실제 매체의 어느 곳에 블럭이 씌어야 하는지에 대해 신경 쓸 필요가 없다. 그것은 디바이스 드라이버가 알아서 할 일이다. 파일 시스템이 그 파일 시스템을 담고 있는 블럭 장치로부터 정보나 데이터를 읽으려고 한다면 단지 해당 디바이스 드라이버에게 몇 개의 블럭을 읽어달라고 요청하기만 하면 된다. EXT2 파일 시스템은 자신이 차지하고 있는 논리적인 파티션을 다시 블럭 그룹으로 쪼갠다. 각 블럭 그룹은 파일 시스템에서 무결성의 핵심이 되는 정보를 중복해서 갖고 있으며, 실제 파일과 디렉토리를 정보와 데이터의 블럭으로 갖고 있다. 이 중복은 파일 시스템이 깨지는 등의 재난이 발생해서 파일 시스템의 복구가 필요할 때 필수적이다.

 2-3-5. inode 와 파일의 생성, 링크, 삭제 (ext2)

i.             파일의 생성
새로운 파일이 만들어지면 그에 해당하는 inode가 i-list안에 만들어지며, 그 inode의 inumber와 파일 이름이 디렉토리에 등록된다.

# df -i : 사용할수 있는 inode의 값이 0이면 아무것도 생성할수 없다.

ii.            파일의 링크
이미 존재하고 있는 파일을 링크시킬 경우는 디렉토리에 그 파일에 대한 새로운 이름이 등록되고, inumber는 본래 있던 파일의 inumber가 복사된다. 이 때 복사되는 파일의 inode에서 파일의 링크수는 하나 증가하게 된다.

iii.          파일의 삭제
파일을 삭제하면 그 파일에 대한 inode의 파일 링크수가 하나 감소되고 디렉토리 entry에서는 해당 파일의 inumber가 zero로 변한다. inode의 파일링크수가 zero가 되면 파일의 디스크 블록은 free가 되며 inode는 dellocate 된다.

è  따라서 inode에 담긴 정보가 손상되지 않았다면, 파일은 사용 가능하다. 즉, 삭제된 파일이 복구가능한 것이다. ext2에서는 파일을 삭제 해도 inode는 파일 내용의 데이터블록들의 주소를 가지고 있으므로 새로운 파일이 삭제된 파일 위에 덮어 씌어지지 않는다면, 복구 가능하다.

 2-3-6. 해당 파일의 "inode"는 어떻게 찾는가

바로 "Directory Block"을 이용하는 것이다. 이 디렉토리 블럭은 데이터 영역에 존재한다. inode가 메타데이터 영역에서 데이터 영역으로의 포인터 정보를 담고 있다면, Directory Block은 반대로 데이터 영역에서 메타데이터 영역으로의 포인터 정보를 담고 있다. Directory Block의 데이터 영역은 형식이 정해져 있으며, Directory 밑에 있는 파일에 대한 inode 숫자가 담겨 있다.

c.f) EXT 파일시스템에서는 2번 inode가 루트 디렉토리를 연결시켜 주다.