ext2文件系统体会-xattr

§ 0x01 背景

文件系统支持一特性就是扩展性，给一个文件(inode)添加各种属性。对于ext2文件系统来说，xattr(extend attribution)是它支持的为数不多的现代文件系统的特征之一。

那么为什么需要这个特性呢？这要从文件系统的元数据和数据的区别说起。xattr属于元数据，元数据一般是固定的，但一些场景下它也要提供一定的扩展性，而xattr就是为元数据的扩展性而存在的。下面扯下我对元数据和数据的理解，分析下为什么需要元数据。

1.1 文件的元数据与数据

我们知道文件的数据分为两类：元数据（meta data）和数据(data)。元数据是用来控制用户对数据的操作的。这也符合k8s中通过对象控制对象的程序范式。

1. 数据：记录真正对用户有意义的信息。如：文件中的内容；文件名。
2. 元数据：辅助完成数据存取。如：文件的创建、修改时间，文件的权限。

一般来说元数据不需要用户主动感知，比如文件创建时，对应的时间信息由文件系统自动写入。但必需以不同的方式提供它的访问。如果和常规数据放一起了，如下：

filename: hello.txt
modify_time: 2021-3-7 20:00:00
regular_data:
hello world

这种方式可行吗？当然可行了。只是你无法控制用户是否会误操作，把对应的元数据改掉了；模块化编程的原则之一最小接口原则，在这里也适用，单独的接口修改，对比直接的修改来说，接口的能力（自由度）下降了，系统对用户的约束增强了，可以避免用户对数据的乱修改。
另外一个问题是，元数据的变更是稳定的，即使你频繁地读写一个文件，这个文件的元数据需要修改的只是对应的访问时间戳和修改时间戳。没有分开的情况下，元数据整体被频繁的读出，写入，这对系统来说是无意义的消耗，更别说在那个计算能力不足的年代背景下了。

通过以下分析，我们知道元数据需要单独存储。单独存储就需要单独的接口，因为普通文件的读写接口权限过大。但一方面，对一个文件来说，通过的读写接口不能满足对元数据修改的需求，需要提供其他系统接口。Linux下就是用ioctl系统调用实现对元数据的修改的。

§ 0x02 ext2的xattr实验

主要setfattr和getfattr。通过查看ext2代码才知道，它支持三种类型的attr。通过不同的命名前缀区分。

1. security.xxx: 目前是selinux在用；
2. user.xxx: 普通用户也可以使用；
3. trusted.xxx: 只有超级用户可以使用，可以用来在用户空间实现一些特性。

示例：

1. 为test文件增加一个属性。

setfattr -n user.word -v "hello world" test

getfattr -n user.word hello
# file: hello
user.word="hello world"

§ 0x03 xattr的用途

1. 目前了解的是ceph演进过程中，曾经用xattr来保存底层的一些信息；
2. 安全审计相关的应用会用到security attr；
3. attr同样也支持给目录增加属性，可能某些场景下可以用到，暂时没有想到。

§ 0x04 参考

1. [ceph后端存储引擎的演进] https://zhuanlan.zhihu.com/p/101772382