在前文《磁碟開篇：扒開機械硬碟堅硬的外殼！》和《拆解固態硬碟結構》中，我們了解到了硬碟基本單位是扇區。在《磁碟分割槽也是隱含了技術技巧的》中我們也了解了磁碟分割槽是怎麼回事，但剛分完區的硬碟也是不能直接被被作業系統使用的，必須還得要經過格式化。那麼今天我們就簡單聊一聊，linux下的格式化到底都幹了些啥。
linux下的格式化命令是mkfs,mkfs在格式化的時候需要制定分割槽以及檔案系統型別。該命令其實就是把我們的連續的磁碟空間進行劃分和管理。我在我的機器上執行了一下，輸出如下：
# mkfs -t ext4 /dev/vdb
mke2fs 1.42.9 (28-dec-2013)
檔案系統標籤=
os type: linux
塊大小=4096 (log=2)
分塊大小=4096 (log=2)
stride=0 blocks, stripe width=0 blocks
6553600 inodes, 26214400 blocks
1310720 blocks (5.00%) reserved for the super user
第乙個資料塊=0
maximum filesystem blocks=2174746624
800 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
superblock backups stored on blocks:
32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208,
4096000, 7962624, 11239424, 20480000, 23887872
在上面的結果中我們看到了幾個重要資訊
塊大小設定的是4096位元組，我們來分析兩種場景
很明顯，以上這兩種情況下4096位元組的塊大小是不合適的。你需要自己根據情況選擇自己的塊大小進行重新格式化。
我們再看另外的兩個資料，inode數量和block數量。我們用block數量除一下inode，26214400/6553600=4，也就是說平均4個block會有乙個inode。再舉兩個極端的例子：
這些情況下，block和inode的配比也都是不符合你使用的，你需要根據自己的業務重新配置。mkfs傻瓜格式出來的結果無法滿足你的業務需求，你就需要使用另外一些格式化命令了，比如mke2fs，這個命令允許你輸入更詳細的格式化選項，demo如下：
mke2fs -j -l "卷標" -b 2048 -i 8192 /dev/sdb1800 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
這個塊組一般是多大呢？注意每個塊中的資料塊點陣圖只有乙個，假如你的塊大小為4kb，這樣乙個bit代表乙個資料塊，4kb可以有32kb個bit，可以管理32k*4k=128m的資料塊。來讓我們實際動手驗證一下，如下：
# dumpe2fs /dev/vdb
......
block size: 4096
inode size: 256
inode count: 6553600
block count: 26214400
......
group 16: (blocks 524288-557055) [inode_uninit, itable_zeroed]
checksum 0xe838, unused inodes 8192
block bitmap at 524288 (+0), inode bitmap at 524304 (+16)
inode表位於 524320-524831 (+32)
24544 free blocks, 8192 free inodes, 0 directories, 8192個未使用的inodes
可用塊數: 532512-557055
可用inode數: 131073-139264
......
group 799: (blocks 26181632-26214399) [inode_uninit, itable_zeroed]
......
好了，了解了以上原理以後，讓我們回頭在來看看目錄使用的資料是怎麼在磁碟上組織的。建立目錄的時候，作業系統會在inode點陣圖上尋找尚未使用的inode編號，找到後把inode分配給你。目錄會預設分配乙個block，所以還需要查詢block點陣圖，找到後分配乙個block。在block裡面，儲存的就是檔案系統自己定義的desty結構了，每乙個結構裡會儲存其下的檔名，檔案的inode編號等資訊。某個實際資料夾在磁碟上最終使用的空間如下圖所示：
目錄的block中儲存的是其下面的檔案和子目錄的desty結構體，儲存著它們的檔名和inode號。理解了目錄，對於檔案也是一樣的。也需要消耗inode，當有資料寫入的時候，再去申請block。
硬碟就是乙個扇區組成的大陣列，是無法被我們使用的，需要經過分割槽、格式化和掛載三個步驟。分割槽是把所有的扇區按照柱面分割成不同的大塊，格式化就把原始的扇區陣列變成了可被linux檔案系統使用的inode、block等基本元素了。感覺格式化程式有點像是廚師團隊裡的那個切墩的，把原材料變成了可被廚師直接使用的蔥花，肉段。格式化完後再經過最後一步掛載，對應的命令是mount，然後你就可以在它下面建立和儲存檔案了。
再擴充套件一下其實剛分完區的裝置也是可以使用的，這個時候的分割槽叫裸分割槽，也叫裸裝置。比如oracle就是繞開作業系統直接使用裸裝置的。但是這個時候你就無法利用linux檔案系統裡為你封裝好的inode、block組成的檔案與目錄了，開發工作量會增加。
發現寫文章的過程中最費時的是畫圖，眼睛快瞎了，路過就給個贊把，謝了！
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