//! # The Defination of Ext4 Super Block //! //! Super Block is the first field of Ext4 Block Group. //! //! See [`super::block_group`] for details. use super::BlockDevice; use super::Ext4Inode; use crate::constants::*; use crate::prelude::*; // 结构体表示超级块 #[repr(C)] #[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Eq)] pub struct Ext4Superblock { inodes_count: u32, // 节点数 blocks_count_lo: u32, // 块数 reserved_blocks_count_lo: u32, // 保留块数 free_blocks_count_lo: u32, // 空闲块数 free_inodes_count: u32, // 空闲节点数 first_data_block: u32, // 第一个数据块 log_block_size: u32, // 块大小 log_cluster_size: u32, // 废弃的片段大小 blocks_per_group: u32, // 每组块数 frags_per_group: u32, // 废弃的每组片段数 inodes_per_group: u32, // 每组节点数 mount_time: u32, // 挂载时间 write_time: u32, // 写入时间 mount_count: u16, // 挂载次数 max_mount_count: u16, // 最大挂载次数 magic: u16, // 魔数，0xEF53 state: u16, // 文件系统状态 errors: u16, // 检测到错误时的行为 minor_rev_level: u16, // 次版本号 last_check_time: u32, // 最后检查时间 check_interval: u32, // 检查间隔 creator_os: u32, // 创建者操作系统 rev_level: u32, // 版本号 def_resuid: u16, // 保留块的默认uid def_resgid: u16, // 保留块的默认gid // 仅适用于EXT4_DYNAMIC_REV超级块的字段 first_inode: u32, // 第一个非保留节点 inode_size: u16, // 节点结构的大小 block_group_index: u16, // 此超级块的块组索引 features_compatible: u32, // 兼容特性集 features_incompatible: u32, // 不兼容特性集 features_read_only: u32, // 只读兼容特性集 uuid: [u8; 16], // 卷的128位uuid volume_name: [u8; 16], // 卷名 last_mounted: [u8; 64], // 最后挂载的目录 algorithm_usage_bitmap: u32, // 用于压缩的算法 // 性能提示。只有当EXT4_FEATURE_COMPAT_DIR_PREALLOC标志打开时，才进行目录预分配 s_prealloc_blocks: u8, // 尝试预分配的块数 s_prealloc_dir_blocks: u8, // 为目录预分配的块数 s_reserved_gdt_blocks: u16, // 在线增长时每组保留的描述符数 // 如果EXT4_FEATURE_COMPAT_HAS_JOURNAL设置，表示支持日志 journal_uuid: [u8; 16], // 日志超级块的UUID journal_inode_number: u32, // 日志文件的节点号 journal_dev: u32, // 日志文件的设备号 last_orphan: u32, // 待删除节点的链表头 hash_seed: [u32; 4], // HTREE散列种子 default_hash_version: u8, // 默认的散列版本 journal_backup_type: u8, desc_size: u16, // 组描述符的大小 default_mount_opts: u32, // 默认的挂载选项 first_meta_bg: u32, // 第一个元数据块组 mkfs_time: u32, // 文件系统创建的时间 journal_blocks: [u32; 17], // 日志节点的备份 // 如果EXT4_FEATURE_COMPAT_64BIT设置，表示支持64位 blocks_count_hi: u32, // 块数 reserved_blocks_count_hi: u32, // 保留块数 free_blocks_count_hi: u32, // 空闲块数 min_extra_isize: u16, // 所有节点至少有#字节 want_extra_isize: u16, // 新节点应该保留#字节 flags: u32, // 杂项标志 raid_stride: u16, // RAID步长 mmp_interval: u16, // MMP检查的等待秒数 mmp_block: u64, // 多重挂载保护的块 raid_stripe_width: u32, // 所有数据磁盘上的块数（N * 步长） log_groups_per_flex: u8, // FLEX_BG组的大小 checksum_type: u8, reserved_pad: u16, kbytes_written: u64, // 写入的千字节数 snapshot_inum: u32, // 活动快照的节点号 snapshot_id: u32, // 活动快照的顺序ID snapshot_r_blocks_count: u64, // 为活动快照的未来使用保留的块数 snapshot_list: u32, // 磁盘上快照列表的头节点号 error_count: u32, // 文件系统错误的数目 first_error_time: u32, // 第一次发生错误的时间 first_error_ino: u32, // 第一次发生错误的节点号 first_error_block: u64, // 第一次发生错误的块号 first_error_func: [u8; 32], // 第一次发生错误的函数 first_error_line: u32, // 第一次发生错误的行号 last_error_time: u32, // 最近一次发生错误的时间 last_error_ino: u32, // 最近一次发生错误的节点号 last_error_line: u32, // 最近一次发生错误的行号 last_error_block: u64, // 最近一次发生错误的块号 last_error_func: [u8; 32], // 最近一次发生错误的函数 mount_opts: [u8; 64], usr_quota_inum: u32, // 用于跟踪用户配额的节点 grp_quota_inum: u32, // 用于跟踪组配额的节点 overhead_clusters: u32, // 文件系统中的开销块/簇 backup_bgs: [u32; 2], // 有sparse_super2超级块的组 encrypt_algos: [u8; 4], // 使用的加密算法 encrypt_pw_salt: [u8; 16], // 用于string2key算法的盐 lpf_ino: u32, // lost+found节点的位置 padding: [u32; 100], // 块的末尾的填充 checksum: u32, // crc32c(superblock) } impl TryFrom> for Ext4Superblock { type Error = u64; fn try_from(value: Vec) -> core::result::Result { let data = &value[..size_of::()]; Ok(unsafe { core::ptr::read(data.as_ptr() as *const _) }) } } impl Ext4Superblock { pub fn first_data_block(&self) -> u32 { self.first_data_block } pub fn free_inodes_count(&self) -> u32 { self.free_inodes_count } pub fn features_read_only(&self) -> u32 { self.features_read_only } /// Returns total number of inodes. pub fn total_inodes(&self) -> u32 { self.inodes_count } /// Returns the number of blocks in each block group. pub fn blocks_per_group(&self) -> u32 { self.blocks_per_group } /// Returns the size of block. pub fn block_size(&self) -> u32 { 1024 << self.log_block_size } /// Returns the number of inodes in each block group. pub fn inodes_per_group(&self) -> u32 { self.inodes_per_group } /// Returns the number of block groups. pub fn block_groups_count(&self) -> u32 { (((self.blocks_count_hi.to_le() as u64) << 32) as u32 | self.blocks_count_lo) / self.blocks_per_group } /// Returns the size of inode structure. pub fn inode_size(&self) -> u16 { self.inode_size } /// Returns the size of inode structure. pub fn inode_size_file(&self, inode: &Ext4Inode) -> u64 { let mode = inode.mode; // 获取inode的低32位大小 let mut v = inode.size as u64; // 如果文件系统的版本号大于0，并且inode的类型是文件 if self.rev_level > 0 && (mode & EXT4_INODE_MODE_TYPE_MASK) == EXT4_INODE_MODE_FILE as u16 { // 获取inode的高32位大小，并左移32位 let hi = (inode.size_hi as u64) << 32; // 用或运算符将低32位和高32位拼接为一个u64值 v |= hi; } // 返回inode的大小 v } pub fn uuid(&self) -> [u8; 16] { self.uuid } pub fn desc_size(&self) -> u16 { let size = self.desc_size; if size < EXT4_MIN_BLOCK_GROUP_DESCRIPTOR_SIZE { return EXT4_MIN_BLOCK_GROUP_DESCRIPTOR_SIZE as u16; } else { size } } pub fn extra_size(&self) -> u16 { self.want_extra_isize } pub fn get_inodes_in_group_cnt(&self, bgid: u32) -> u32 { let block_group_count = self.block_groups_count(); let inodes_per_group = self.inodes_per_group; let total_inodes = ((self.inodes_count as u64) << 32) as u32; if bgid < block_group_count - 1 { inodes_per_group } else { total_inodes - ((block_group_count - 1) * inodes_per_group) } } pub fn decrease_free_inodes_count(&mut self) { self.free_inodes_count -= 1; } pub fn free_blocks_count(&self) -> u64 { self.free_blocks_count_lo as u64 | ((self.free_blocks_count_hi as u64) << 32).to_le() } pub fn set_free_blocks_count(&mut self, free_blocks: u64) { self.free_blocks_count_lo = ((free_blocks << 32) >> 32).to_le() as u32; self.free_blocks_count_hi = (free_blocks >> 32) as u32; } pub fn sync_to_disk(&self, block_device: Arc) { let data = unsafe { core::slice::from_raw_parts(self as *const _ as *const u8, size_of::()) }; block_device.write_offset(BASE_OFFSET, data); } }