如何实现ext2block碎片处理

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0x01 磁盘碎片

1.1 产生

机械硬盘中数据分散在一个个block中。如下图示的场景就会产生碎片。

1.2 影响

1. 新建文件或者写入文件时，需要分配连续的block，碎片的存在会导致分配困难，甚至是无法分配。

2. 读取文件时，碎片导致不能连续读取，机械硬盘的磁头寻道时间增长，文件读写变慢。

0x02 怎么处理碎片

1. 改进块分配的算法，减少碎片的产生。这不能从根本上避免碎片的产生。

2. 出现碎片后，进行碎片清理，Windows的磁盘就需要经常性的碎片清理。即移动文件的数据块，使剩余的block尽可能连续。

0x03 ext2文件系统的设计

ext2通过以下方式减少磁盘碎片。

1. 通过block group方式组织block；分配的block都在block group内，减少文件反复创建删除造成碎片的可能。

2. 为每个inode分配block时，采取预留一部分block。预留之后，再次分配很可能分配到在预留窗口内的块，这样就不会产生碎片了。

0x04 ext2预留窗口机制

1. 每个inode都有一个关联的节点；会不会占用的资源很多？不会，因为一个文件系统中打开的文件数量是有限的，如果用户打开了很多文件，那么消耗增高，也在情理之中。

2. 预留窗口在运行时处理，不会写到磁盘上；

3. 预留窗口利用内核的基础设施rbtree组织；树的值是窗口的开始和结束的块号；

4. 可以在运行时扩展；

5. 预留窗口可以跨越block group；

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