ZFS磁盘格式（2）

qincp-

第二章 块指针和间接块
数据在磁盘和主存之间以块为单位进行传送。块指针blkptr_t是一个128字节大小的ZFS结构，用于对磁盘上数据块进行定位，验证和描述。
128字节的Blkptr_t结构如下图：
图8 块指针结构
2.1 DVA——数据虚地址
块指针中的Vdev和offset字段部分构成了数据虚地址，例如vdev1和offset1组成DVA1。ZFS的块指针提供了指向三份数据的重复拷贝的能力，每一份拷贝由单独一个DVA指向。每个块指针中使用几个DVA是文件系统的实际策略，称为块指针的宽度：单宽块指针，双宽块指针，三宽块指针。
每个DVA的vdev部分是32位整数，唯一描述该数据块所在的vdevid；offset部分是63位整数，包含数据在所在设备上的偏移（从boot 块之后开始计算）。二者合在一起，唯一表示了数据的物理位置。
Offset的值以扇区为单位（512字节）。物理块以字节为单位的偏移需要进行左移位（移9位）并加上0x400000（L0+L1+boot）。
physical block address = (offset + 0x400000 (4MB)
2.2 GRID
Raid-Z布局信息，留作将来使用。
2.3 GANG
包含块指针的块叫做GANG块，在请求的空间无法在连续块中申请时，此时需要申请一些不连续的更小的块，此时需要创建一个gang块对这些块进行维护，将指向gang块的指针返回给请求者，请求者看到的是一个单独的(gang)块。
Gang块由“G”位标志。
表4 gang块标志
“G”位
描述
0
非gang块
1
Gang块
Gang块为512字节，有自己的效验和。Gang块包含最多3个块指针加上32字节的效验和。Gang块的格式描述如下。
typedef struct zio_gbh {
blkptr_t zg_blkptr[SPA_GBH_NBLKPTRS];
uint64_t zg_filler[SPA_GBH_FILLER];
zio_block_tail_t zg_tail.;
} zio_gbh_phys_t;
zg_blkptr: 块指针数组，最多可以有三个块指针
zg_filler: 填充

typedef struct zio_block_tail {
uint64_t zbt_magic;
zio_cksum_t zbt_cksum;
}
zbt_magic: ZIO块尾魔数，0x210da7ab10c7a11 (zio-data-bloc-tail).

typedef zio_cksum {
uint64_t zc_word[4];
}zio_cksum_t;
zc_word: 四个8字节整数包含gang块的效验和
2.4 效验和
ZFS缺省对所有数据和元数据进行效验。ZFS支持多种效验和算法，包括fletcher2，fltecher4以及SHA-256。用于该块的效验和算法由块指针的8位整数cksum标识。下标对这些取值给出说明。
表5 cksum取值和对应算法
描述
值
算法
on
1
fletcher2
off
2
none
label
3
SHA-256
gang
4
SHA-256
zilog
5
fletcher2
fletcher2
6
fletcher2
fletcher4
7
fletcher4
SHA-256
8
SHA-256
使用cksum规定的算法，每一块计算出256位效验和，放入checksum[0], checksum[1], hecksum[2], 和checksum[3]中；如果cksum是2，则不进行效验和计算，此时checksum[0], checksum[1], hecksum[2], 和checksum[3]为0。
注意，计算的效验和都是针对数据进行的，gang块和zilog块都是自带效验和的。
2.5 压缩
ZFS支持多种压缩算法，块使用的压缩算法在块指针的comp中指示，如下表
表6 压缩算法
描述
值
算法
on   
1
lzjb
off
2
none
lzjb
3
lzjb
2.6 块尺寸
在块指针中，有三个不同域描述块尺寸：psize，lsize，asize。
Lsize：逻辑尺寸，未压缩的数据大小，不包括gang，raidz开销。
Psize：压缩后的数据的物理尺寸
asize：申请尺寸，保存该数据申请的所有块的总尺寸，包括gang和raidz信息。
如果压缩被关闭，并且ZFS不使用raidZ存储，则lsize，asize，psize三者相同。
所有尺寸的取值按512字节的扇区为单位。
2.7 字节序
ZFS的字节序可以设置（第一章对此有限制除外），允许将pool在不同架构的机器间移动。块指针的“E”指示写块时的字节序。块总是按照机器的字节序写入。
表7 字节序
字节序
值
小尾
1
大尾
0
如果pool被移动到另外不同字节序的机器下，块内容在读的时候需要做字节转换。
2.8 类型
块指针的type指示块中存储的数据类型。下表列出各种类型。
表8 对象类型
类型
值
DMU_OT_NONE                           
0
DMU_OT_OBJECT_DIRECTORY   
1
DMU_OT_OBJECT_ARRAY           
2
DMU_OT_PACKED_NVLIST         
3
DMU_OT_NVLIST_SIZE               
4
DMU_OT_BPLIST                          
5
DMU_OT_BPLIST_HDR               
6
DMU_OT_SPACE_MAP_HEADER
7
DMU_OT_SPACE_MAP                  
8
DMU_OT_INTENT_LOG               
9
DMU_OT_DNODE                          
10
DMU_OT_OBJSET                        
11
DMU_OT_DSL_DATASET                     
12
DMU_OT_DSL_DATASET_CHILD_MAP
13
DMU_OT_OBJSET_SNAP_MAP            
14
DMU_OT_DSL_PROPS                  
15
DMU_OT_DSL_OBJSET                 
16
DMU_OT_ZNODE                          
17
DMU_OT_ACL                              
18
DMU_OT_PLAIN_FILE_CONTENTS   
19
DMU_OT_DIRECTORY_CONTENTS   
20
DMU_OT_MASTER_NODE                  
21
DMU_OT_DELETE_QUEUE         
22
DMU_OT_ZVOL                             
23
DMU_OT_ZVOL_PROP
24
2.9 层
块指针的level是块指针寻址到数据块需要经历的层数。第三章对层进行了更为完整的定义。
2.10 Fill
该块指针下子树中非零块指针的数量。对于数据块的块指针，fill为1，因为其下面已没有其他块指针了。
Fill在DMU_OT_DNODE类型的块指针中用法稍有不同，该值是指块指针下包含的空闲dnode数量，参见第三章。
2.11 出生事务
申请该块指针是的事务组编号。
2.12 填充
填充字段。


本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u3/103238/showart_2057677.html