linux 文件系统扩展属性 xattr
扩展属性（Extended Attributes，简称xattr）支持给文件添加用户自定义的额外属性（Key-value的键值对）
setfattr -n user.testattr -v abc test #设置test文件user.testattr属性为"abc" getfattr -n user.testattr test # 读取test文件的user.testattr属性 setfattr -x user.testattr test # 删除test文件的user.testattr属性 attr -lq test # 列举test文件的属性
Btrfs Design
Btrees Introduction
在btrfs（B-tree File System） 文件系统中，所有的 metadata 都由 BTree 管理。
文件系统由树木森林构造，superblock指向构成文件系统的所有B树：
- FS Tree：管理文件相关的元数据，如 inode，dir 等；
- Chunk tree：管理磁盘设备，每一个磁盘设备都在 Chunk Tree 中有一个 item ；
- Extent Tree：管理磁盘空间分配，btrfs 每分配一段磁盘空间，便将该磁盘空间的信息插入到 Extent tree。通过查询 Extent Tree得到空闲的磁盘空间信息；
- Checksum Tree：保存数据块的校验和。
Btree Data structure
以FS Tree为例：
结点分为内部结点和叶子结点
内部结点只用于查找，不存储数据，仅仅持有[key,block-pointer]对。
叶子结点持有[item,data]键值对。叶子结点分为header、item数组和data数组两个部分。item由头向尾生长，data由尾向头生长。根据item中的offset和size字段可以找到其对应的data。item中的key标识一个唯一的item。
文件系统由object构成（文件、目录等），每个object有自己的64bitobject_id。每个object可以有若干不同类型的item，item的key由三部分构成：object_id 、type标识item的类型，offset标识item在object中的偏移量。
文件object：
item |
功能 |
Key type |
Key offset |
Inode item |
inode |
BTRFS_INODE_ITEM_KEY |
0 |
extent data item |
存储文件数据 |
BTRFS_EXTENT_DATA_KEY |
该数据块在文件中的offset |
... |
目录object：
item |
功能 |
Key type |
Key offset |
Inode item |
inode |
BTRFS_INODE_ITEM_KEY |
0 |
dir item |
根据文件名查找文件的 |
BTRFS_DIR_ITEM_KEY |
64 bit filename hash |
index item |
文件遍历 |
BTRFS_DIR_INDEX_KEY |
Inode Sequence number |
Xattr item |
扩展属性 |
BTRFS_XATTR_ITEM_KEY |
64 bit filename hash |
... |
btrfs xattr支持
Btrfs将扩展属性以Xattr item形式维护，存储在目录的items中，类似于一个目录项，复用dir item数据结构。
Struct btrfs_disk_key |
transid |
data_len |
name_len |
type |
name |
data |
obj_id | BTRFS_XATTR_ITEM_KEY | hash("test") |
3 |
13 |
BTRFS_FT_XATTR |
"user.testattr" |
"abc" |
btrfs_setxattr、btrfs_getxattr、btrfs_removexattr、btrfs_listxattr分别对应设置扩展属性、读取扩展属性、删除扩展属性、列举扩展属性。
以btrfs_setxattr为例：
btrfs_insert_xattr_item 插入xattr item：
leaf = path->nodes[0]; btrfs_cpu_key_to_disk(&disk_key, &location); // write key btrfs_set_dir_item_key(leaf, dir_item, &disk_key); btrfs_set_dir_type(leaf, dir_item, BTRFS_FT_XATTR); btrfs_set_dir_name_len(leaf, dir_item, name_len); // write name_len btrfs_set_dir_transid(leaf, dir_item, trans->transid); btrfs_set_dir_data_len(leaf, dir_item, data_len); // write data_len name_ptr = (unsigned long)(dir_item + 1); data_ptr = (unsigned long)((char *)name_ptr + name_len); write_extent_buffer(leaf, name, name_ptr, name_len); // write name of xattr write_extent_buffer(leaf, data, data_ptr, data_len); // write data of xattr btrfs_mark_buffer_dirty(path->nodes[0]);
btrfs_match_dir_item_name 匹配dir_item是否有要找的xattr
//walks through all the entries in a dir item and finds one for a specific name leaf = path->nodes[0]; dir_item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_dir_item); total_len = btrfs_item_size_nr(leaf, path->slots[0]); while (cur < total_len) { this_len = sizeof(*dir_item) + btrfs_dir_name_len(leaf, dir_item) + btrfs_dir_data_len(leaf, dir_item); name_ptr = (unsigned long)(dir_item + 1); if (btrfs_dir_name_len(leaf, dir_item) == name_len && memcmp_extent_buffer(leaf, name, name_ptr, name_len) == 0) // find matched xattr return dir_item; cur += this_len; dir_item = (struct btrfs_dir_item *)((char *)dir_item + this_len); }
参考
btrfs.wiki.kernel.org/Btrfs_design
btrfs.wiki.kernel.org/Data_Structures.html
btrfs.wiki.kernel.org/On-disk_Format.html
btrfs.wiki.kernel.org/Trees.html
Filesystem Btree-BTRFS extent-CSDN
