超级块

超级块记录了关于包含文件系统的各种信息，例如块计数、inode 计数、支持的特性、维护信息等等。

如果设置了 sparse_super 特性标志，超级块和组描述符的冗余副本只保存在组号为 0 或 3、5、7 的幂次的组中。如果未设置该标志，冗余副本则保存在所有组中。

超级块校验和是针对超级块结构计算的，其中包括文件系统 UUID。

ext4 超级块在 struct ext4_super_block 中布局如下

偏移量	大小	名称	描述
0x0	__le32	s_inodes_count	总 inode 计数。
0x4	__le32	s_blocks_count_lo	总块计数。
0x8	__le32	s_r_blocks_count_lo	此数量的块只能由超级用户分配。
0xC	__le32	s_free_blocks_count_lo	空闲块计数。
0x10	__le32	s_free_inodes_count	空闲 inode 计数。
0x14	__le32	s_first_data_block	第一个数据块。对于 1k 块的文件系统，此值必须至少为 1，对于所有其他块大小，通常为 0。
0x18	__le32	s_log_block_size	块大小为 2 ^ (10 + s_log_block_size)。
0x1C	__le32	s_log_cluster_size	如果启用了 bigalloc，集群大小为 2 ^ (10 + s_log_cluster_size) 块。否则 s_log_cluster_size 必须等于 s_log_block_size。
0x20	__le32	s_blocks_per_group	每组块数。
0x24	__le32	s_clusters_per_group	如果启用了 bigalloc，每组集群数。否则 s_clusters_per_group 必须等于 s_blocks_per_group。
0x28	__le32	s_inodes_per_group	每组 inode 数。
0x2C	__le32	s_mtime	挂载时间，自 epoch 以来的秒数。
0x30	__le32	s_wtime	写入时间，自 epoch 以来的秒数。
0x34	__le16	s_mnt_count	自上次 fsck 以来的挂载次数。
0x36	__le16	s_max_mnt_count	需要 fsck 的最大挂载次数。
0x38	__le16	s_magic	魔术签名，0xEF53
0x3A	__le16	s_state	文件系统状态。更多信息请参见 super_state。
0x3C	__le16	s_errors	检测到错误时的行为。更多信息请参见 super_errors。
0x3E	__le16	s_minor_rev_level	次要修订级别。
0x40	__le32	s_lastcheck	上次检查时间，自 epoch 以来的秒数。
0x44	__le32	s_checkinterval	两次检查之间的最大时间间隔，单位秒。
0x48	__le32	s_creator_os	创建者操作系统。更多信息请参见表 super_creator。
0x4C	__le32	s_rev_level	修订级别。更多信息请参见表 super_revision。
0x50	__le16	s_def_resuid	保留块的默认 uid。
0x52	__le16	s_def_resgid	保留块的默认 gid。
			这些字段仅适用于 EXT4_DYNAMIC_REV 超级块。 注意：兼容特性集和不兼容特性集之间的区别在于，如果不兼容特性集中设置了内核不认识的位，它应该拒绝挂载文件系统。 e2fsck 的要求更严格；如果它在兼容或不兼容特性集中不认识某个特性，它必须中止并且不尝试干预它不理解的事情...
0x54	__le32	s_first_ino	第一个非保留 inode。
0x58	__le16	s_inode_size	inode 结构的大小，单位字节。
0x5A	__le16	s_block_group_nr	此超级块的块组号。
0x5C	__le32	s_feature_compat	兼容特性集标志。即使内核不理解某个标志，它仍然可以读/写此文件系统；fsck 不应这样做。更多信息请参见 super_compat 表。
0x60	__le32	s_feature_incompat	不兼容特性集。如果内核或 fsck 不理解其中一个位，它应该停止。更多信息请参见 super_incompat 表。
0x64	__le32	s_feature_ro_compat	只读兼容特性集。如果内核不理解其中一个位，它仍然可以只读挂载。更多信息请参见 super_rocompat 表。
0x68	__u8	s_uuid[16]	卷的 128 位 UUID。
0x78	char	s_volume_name[16]	卷标。
0x88	char	s_last_mounted[64]	文件系统上次挂载的目录。
0xC8	__le32	s_algorithm_usage_bitmap	用于压缩（未在 e2fsprogs/Linux 中使用）
			性能提示。目录预分配只应在 EXT4_FEATURE_COMPAT_DIR_PREALLOC 标志开启时发生。
0xCC	__u8	s_prealloc_blocks	要为...文件预分配的块数？（未在 e2fsprogs/Linux 中使用）
0xCD	__u8	s_prealloc_dir_blocks	要为目录预分配的块数。（未在 e2fsprogs/Linux 中使用）
0xCE	__le16	s_reserved_gdt_blocks	为未来文件系统扩展保留的 GDT 条目数。
			仅当设置了 EXT4_FEATURE_COMPAT_HAS_JOURNAL 时，日志支持才有效。
0xD0	__u8	s_journal_uuid[16]	日志超级块的 UUID
0xE0	__le32	s_journal_inum	日志文件的 inode 号。
0xE4	__le32	s_journal_dev	如果设置了外部日志特性标志，则为日志文件的设备号。
0xE8	__le32	s_last_orphan	要删除的孤立 inode 列表的开始。
0xEC	__le32	s_hash_seed[4]	HTREE 哈希种子。
0xFC	__u8	s_def_hash_version	用于目录哈希的默认哈希算法。更多信息请参见 super_def_hash。
0xFD	__u8	s_jnl_backup_type	如果此值为 0 或 EXT3_JNL_BACKUP_BLOCKS (1)，则 s_jnl_blocks 字段包含 inode 的 i_block[] 数组和 i_size 的副本。
0xFE	__le16	s_desc_size	如果设置了 64bit 不兼容特性标志，则为组描述符的大小，单位字节。
0x100	__le32	s_default_mount_opts	默认挂载选项。更多信息请参见 super_mountopts 表。
0x104	__le32	s_first_meta_bg	如果启用了 meta_bg 特性，则为第一个元数据块组。
0x108	__le32	s_mkfs_time	文件系统创建时间，自 epoch 以来的秒数。
0x10C	__le32	s_jnl_blocks[17]	日志 inode 的 i_block[] 数组（前 15 个元素）、i_size_high 和 i_size（第 16 和 17 个元素）的备份副本。
			仅当设置了 EXT4_FEATURE_COMPAT_64BIT 时，64 位支持才有效。
0x150	__le32	s_blocks_count_hi	块计数的高 32 位。
0x154	__le32	s_r_blocks_count_hi	保留块计数的高 32 位。
0x158	__le32	s_free_blocks_count_hi	空闲块计数的高 32 位。
0x15C	__le16	s_min_extra_isize	所有 inode 至少有 # 字节。
0x15E	__le16	s_want_extra_isize	新 inode 应保留 # 字节。
0x160	__le32	s_flags	杂项标志。更多信息请参见 super_flags 表。
0x164	__le16	s_raid_stride	RAID 步幅。这是在移动到下一个磁盘之前从磁盘读取或写入的逻辑块数。这会影响文件系统元数据的放置，希望能够加快 RAID 存储速度。
0x166	__le16	s_mmp_interval	多重挂载预防 (MMP) 检查的等待秒数。理论上，MMP 是一种在超级块中记录哪个主机和设备挂载了文件系统的机制，以防止多重挂载。此功能似乎尚未实现...
0x168	__le64	s_mmp_block	多重挂载保护数据的块号。
0x170	__le32	s_raid_stripe_width	RAID 条带宽度。这是在返回当前磁盘之前从磁盘读取或写入的逻辑块数。块分配器使用此值来尝试减少 RAID5/6 中的读-修改-写操作次数。
0x174	__u8	s_log_groups_per_flex	弹性块组的大小是 2 ^ s_log_groups_per_flex。
0x175	__u8	s_checksum_type	元数据校验和算法类型。唯一有效值为 1 (crc32c)。
0x176	__u8	s_encryption_level	加密的版本级别。
0x177	__u8	s_reserved_pad	填充到下一个 32 位。
0x178	__le64	s_kbytes_written	此文件系统在其生命周期内写入的 KiB 数。
0x180	__le32	s_snapshot_inum	活动快照的 inode 号。（未在 e2fsprogs/Linux 中使用。）
0x184	__le32	s_snapshot_id	活动快照的序列 ID。（未在 e2fsprogs/Linux 中使用。）
0x188	__le64	s_snapshot_r_blocks_count	为活动快照未来使用保留的块数。（未在 e2fsprogs/Linux 中使用。）
0x190	__le32	s_snapshot_list	磁盘上快照列表头部的 inode 号。（未在 e2fsprogs/Linux 中使用。）
0x194	__le32	s_error_count	遇到的错误数。
0x198	__le32	s_first_error_time	第一次发生错误的时间，自 epoch 以来的秒数。
0x19C	__le32	s_first_error_ino	第一次错误涉及的 inode。
0x1A0	__le64	s_first_error_block	第一次错误涉及的块号。
0x1A8	__u8	s_first_error_func[32]	发生错误的函数名称。
0x1C8	__le32	s_first_error_line	发生错误的行号。
0x1CC	__le32	s_last_error_time	最近一次错误发生的时间，自 epoch 以来的秒数。
0x1D0	__le32	s_last_error_ino	最近一次错误涉及的 inode。
0x1D4	__le32	s_last_error_line	最近一次错误发生时的行号。
0x1D8	__le64	s_last_error_block	最近一次错误涉及的块号。
0x1E0	__u8	s_last_error_func[32]	最近一次错误发生时的函数名称。
0x200	__u8	s_mount_opts[64]	挂载选项的 ASCIIZ 字符串。
0x240	__le32	s_usr_quota_inum	用户 quota 文件的 inode 号。
0x244	__le32	s_grp_quota_inum	组 quota 文件的 inode 号。
0x248	__le32	s_overhead_blocks	文件系统中的开销块/集群。（什么？此字段始终为零，这意味着内核会动态计算它。）
0x24C	__le32	s_backup_bgs[2]	包含超级块备份的块组（如果 sparse_super2）
0x254	__u8	s_encrypt_algos[4]	使用的加密算法。在任何时候最多可以使用四种算法；有效算法代码在下面的 super_encrypt 表中给出。
0x258	__u8	s_encrypt_pw_salt[16]	用于加密的 string2key 算法的 salt 值。
0x268	__le32	s_lpf_ino	lost+found 的 inode 号
0x26C	__le32	s_prj_quota_inum	跟踪项目配额的 inode。
0x270	__le32	s_checksum_seed	用于 metadata_csum 计算的校验和种子。此值为 crc32c(~0, $orig_fs_uuid)。
0x274	__u8	s_wtime_hi	s_wtime 字段的高 8 位。
0x275	__u8	s_mtime_hi	s_mtime 字段的高 8 位。
0x276	__u8	s_mkfs_time_hi	s_mkfs_time 字段的高 8 位。
0x277	__u8	s_lastcheck_hi	s_lastcheck 字段的高 8 位。
0x278	__u8	s_first_error_time_hi	s_first_error_time 字段的高 8 位。
0x279	__u8	s_last_error_time_hi	s_last_error_time 字段的高 8 位。
0x27A	__u8	s_first_error_errcode
0x27B	__u8	s_last_error_errcode
0x27C	__le16	s_encoding	文件名字符集编码。
0x27E	__le16	s_encoding_flags	文件名字符集编码标志。
0x280	__le32	s_orphan_file_inum	孤立文件 inode 号。
0x284	__le32	s_reserved[94]	填充到块的末尾。
0x3FC	__le32	s_checksum	超级块校验和。

超级块状态是以下各项的某种组合

值	描述
0x0001	干净卸载
0x0002	检测到错误
0x0004	正在恢复孤立文件

超级块错误策略是以下之一

值	描述
1	继续
2	重新挂载为只读
3	恐慌

文件系统创建者是以下之一

值	描述
0	Linux
1	Hurd
2	Masix
3	FreeBSD
4	Lites

超级块修订版是以下之一

值	描述
0	原始格式
1	带有动态 inode 大小的 v2 格式

请注意，EXT4_DYNAMIC_REV 指的是版本 1 或更新的文件系统。

超级块兼容特性字段是以下任意组合

值	描述
0x1	目录预分配 (COMPAT_DIR_PREALLOC)。
0x2	“imagic inodes”。代码中不清楚其作用 (COMPAT_IMAGIC_INODES)。
0x4	有日志 (COMPAT_HAS_JOURNAL)。
0x8	支持扩展属性 (COMPAT_EXT_ATTR)。
0x10	为文件系统扩展保留 GDT 块 (COMPAT_RESIZE_INODE)。需要 RO_COMPAT_SPARSE_SUPER。
0x20	有目录索引 (COMPAT_DIR_INDEX)。
0x40	“Lazy BG”。不在 Linux 内核中，似乎用于未初始化的块组？(COMPAT_LAZY_BG)
0x80	“排除 inode”。未使用。(COMPAT_EXCLUDE_INODE)。
0x100	“排除位图”。似乎用于指示存在与快照相关的排除位图？未在内核中定义或在 e2fsprogs 中使用 (COMPAT_EXCLUDE_BITMAP)。
0x200	稀疏超级块，v2。如果设置了此标志，SB 字段 s_backup_bgs 指向包含备份超级块的两个块组 (COMPAT_SPARSE_SUPER2)。
0x400	支持快速提交。尽管快速提交块向后不兼容，但日志中并非总是存在快速提交块。如果日志中存在快速提交块，则设置 JBD2 不兼容特性 (JBD2_FEATURE_INCOMPAT_FAST_COMMIT) (COMPAT_FAST_COMMIT)。
0x1000	已分配孤立文件。这是一种特殊文件，用于更有效地跟踪未链接但仍打开的 inode。当文件中可能存在任何条目时，我们还会设置适当的 rocompat 特性 (RO_COMPAT_ORPHAN_PRESENT)。

超级块不兼容特性字段是以下任意组合

值	描述
0x1	压缩 (INCOMPAT_COMPRESSION)。
0x2	目录条目记录文件类型。请参见下面的 ext4_dir_entry_2 (INCOMPAT_FILETYPE)。
0x4	文件系统需要恢复 (INCOMPAT_RECOVER)。
0x8	文件系统有独立的日志设备 (INCOMPAT_JOURNAL_DEV)。
0x10	元块组。请参见前面关于此特性的讨论 (INCOMPAT_META_BG)。
0x40	此文件系统中的文件使用区段 (INCOMPAT_EXTENTS)。
0x80	启用 2^64 块的文件系统大小 (INCOMPAT_64BIT)。
0x100	多重挂载保护 (INCOMPAT_MMP)。
0x200	弹性块组。请参见前面关于此特性的讨论 (INCOMPAT_FLEX_BG)。
0x400	Inode 可用于存储大型扩展属性值 (INCOMPAT_EA_INODE)。
0x1000	目录条目中的数据 (INCOMPAT_DIRDATA)。（未实现？）
0x2000	元数据校验和种子存储在超级块中。此特性允许管理员在文件系统挂载时更改 metadata_csum 文件系统的 UUID；如果没有它，校验和定义要求重写所有元数据块 (INCOMPAT_CSUM_SEED)。
0x4000	大型目录 >2GB 或 3 级 htree (INCOMPAT_LARGEDIR)。在此特性之前，目录不能大于 4GiB，并且 htree 深度不能超过 2 级。如果启用此特性，目录可以大于 4GiB，并且最大 htree 深度为 3。
0x8000	inode 中的数据 (INCOMPAT_INLINE_DATA)。
0x10000	文件系统上存在加密 inode。(INCOMPAT_ENCRYPT)。

超级块只读兼容特性字段是以下任意组合

值	描述
0x1	稀疏超级块。请参见前面关于此特性的讨论 (RO_COMPAT_SPARSE_SUPER)。
0x2	此文件系统已用于存储大于 2GiB 的文件 (RO_COMPAT_LARGE_FILE)。
0x4	未在内核或 e2fsprogs 中使用 (RO_COMPAT_BTREE_DIR)。
0x8	此文件系统具有以逻辑块为单位（而非 512 字节扇区）表示大小的文件。这确实意味着一个非常大的文件！(RO_COMPAT_HUGE_FILE)
0x10	组描述符有校验和。除了检测损坏之外，这对于未初始化组的惰性格式化也很有用 (RO_COMPAT_GDT_CSUM)。
0x20	指示旧的 ext3 32,000 子目录限制不再适用 (RO_COMPAT_DIR_NLINK)。如果目录的 i_links_count 增加超过 64,999，它将被设置为 1。
0x40	指示此文件系统上存在大型 inode (RO_COMPAT_EXTRA_ISIZE)。
0x80	此文件系统有快照 (RO_COMPAT_HAS_SNAPSHOT)。
0x100	配额 (RO_COMPAT_QUOTA)。
0x200	此文件系统支持“bigalloc”，这意味着文件区段以集群（块的）而不是块为单位进行跟踪 (RO_COMPAT_BIGALLOC)。
0x400	此文件系统支持元数据校验和。(RO_COMPAT_METADATA_CSUM；隐含 RO_COMPAT_GDT_CSUM，尽管 GDT_CSUM 不得设置)
0x800	文件系统支持副本。此特性既不在内核中，也不在 e2fsprogs 中。(RO_COMPAT_REPLICA)
0x1000	只读文件系统映像；内核不会以读写方式挂载此映像，并且大多数工具将拒绝写入此映像。(RO_COMPAT_READONLY)
0x2000	文件系统跟踪项目配额。(RO_COMPAT_PROJECT)
0x8000	Verity inode 可能存在于文件系统上。(RO_COMPAT_VERITY)
0x10000	指示孤立文件可能包含有效的孤立条目，因此在挂载文件系统时需要清理它们 (RO_COMPAT_ORPHAN_PRESENT)。

s_def_hash_version 字段是以下之一

值	描述
0x0	传统。
0x1	半 MD4。
0x2	Tea。
0x3	传统，无符号。
0x4	半 MD4，无符号。
0x5	Tea，无符号。

s_default_mount_opts 字段是以下任意组合

值	描述
0x0001	（重新）挂载时打印调试信息。(EXT4_DEFM_DEBUG)
0x0002	新文件采用包含目录的 gid（而不是当前进程的 fsgid）。(EXT4_DEFM_BSDGROUPS)
0x0004	支持用户空间提供的扩展属性。(EXT4_DEFM_XATTR_USER)
0x0008	支持 POSIX 访问控制列表 (ACL)。(EXT4_DEFM_ACL)
0x0010	不支持 32 位 UID。(EXT4_DEFM_UID16)
0x0020	所有数据和元数据都提交到日志。(EXT4_DEFM_JMODE_DATA)
0x0040	在元数据提交到日志之前，所有数据都刷新到磁盘。(EXT4_DEFM_JMODE_ORDERED)
0x0060	数据排序不保留；数据可能在元数据写入后写入。(EXT4_DEFM_JMODE_WBACK)
0x0100	禁用写入刷新。(EXT4_DEFM_NOBARRIER)
0x0200	跟踪文件系统中哪些块是元数据，因此不应作为数据块使用。此选项有望在 3.18 中默认启用。(EXT4_DEFM_BLOCK_VALIDITY)
0x0400	启用 DISCARD 支持，即通知存储设备块变得未使用。(EXT4_DEFM_DISCARD)
0x0800	禁用延迟分配。(EXT4_DEFM_NODELALLOC)

s_flags 字段是以下任意组合

值	描述
0x0001	使用有符号目录哈希。
0x0002	使用无符号目录哈希。
0x0004	用于测试开发代码。

s_encrypt_algos 列表可以包含以下任意项

值	描述
0	无效算法 (ENCRYPTION_MODE_INVALID)。
1	XTS 模式下的 256 位 AES (ENCRYPTION_MODE_AES_256_XTS)。
2	GCM 模式下的 256 位 AES (ENCRYPTION_MODE_AES_256_GCM)。
3	CBC 模式下的 256 位 AES (ENCRYPTION_MODE_AES_256_CBC)。

超级块的总大小为 1024 字节。