深入理解LINUX文件系统

Posted 2021-12-03 Shmily冰魄

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了深入理解LINUX文件系统相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

inode与block概述

文件数据包括元信息与实际数据
文件存储在硬盘上，硬盘最小存储单位是“扇区”，每个扇区存储512字节
block（块）连续的八个扇区组成一个block（一个块是4k大小）是文件存取的最小单位。操作系统读取硬盘的时候，是一次性连续读取多个扇区，即一个块一个块的读取的。
文件数据包括实际数据与信元信息（类似文件属性）。文件数据存储在“块“中，存储文件元信息（比如文件的创建者、创建日期、文件大小、文件权限等）的区域叫做inode。因此，一个文件必须占用一个inode，并且至少占用一个block。
inode不包含文件名。文件名时存放在目录当中的，linux系统中一切皆文件，因此目录也是一种文件。
每个inode都有一个号码，操作系统用inode号码来识别不同的文件。linux系统内部不使用文件名，而使用inode号码来识别文件。对于系统来说，文件名知识inode号码便于识别的别称，文件名和inode号码是一一对应关系，每个inode号码对应一个文件名。
所以，当用户在linux系统中试图访问一个文件时，系统会先根据文件名去查找它对应的inode号码：通过inode号码，获取inode信息；根据inode信息，看该用户是否具有访问这个文件的权限；如果有，就指向相对应的数据block，并读取数据,如果无，告知没有权限。
inode(索引节点)：中文译名为“索引节点”，也叫i节点，用于存储文件元信息。

inode包含文件的元信息（不包含文件名）

1、文件的字节数，2、文件拥有者的User ID，3、文件的Group ID，4、文件的读、写、执行权限，5、文件的时间戳。

查看文件名对应的inode号码有两种方式：

ls -i 文件名

stat 文件名
stat查看inode号的信息时候有三个时间：
atime（accesstime）：当使用这个文件的时候就会更新这个时间
mtime(modification time)：当修改文件的内容数据的时候，就会更新这个时间，而更改权限或者属性，mtime不会改变，这就是和ctime的区别。
ctime（status time）：当修改文件的权限或者属性的时候，就会更新这个时间，ctime并不是create time，更像是change time，只有当更新文件的属性或者权限的时候才会更新这个时间，但是更改内容的话是不会更新这个时间。

inode也会消耗磁盘空间，所以格式化的时候，操作系统自动将硬盘分成两个区域。一个是数据区，存放文件数据；另一个是inode区，存放inode所包含的信息。每个inode的大小，一般是128字节或256字节。
通常情况下不需要关注这单个inode的大小，而是需要重点关注inode总数。inode的总数在格式化时就给定了，执行"df -i"命令即可查看每个硬盘分区对应的inode总数和已经使用的inode数量。

由于inode号码与文件名分离，导致linux系统具备以下几种特有的现象：
1、文件名包含特殊字符，可能无法正常删除。这时直接删除inode，能够起到删除文件的作用。
2、移动文件或重命名文件，只是改变文件名，不影响inode号码；
3、打开一个文件以后，系统就以inode号码来识别这个文件，不再考虑文件名。
4、使用 vi 编辑器修改文件数据保存后，会生成一个新的inode号码。

目录文件的结构

目录也是一种文件目录文件的结构	文件名1	inode号码1
文件名2	inode号码2

每个inode都有一个号码，操作系统用inode号码来识别不同的文件
linux系统内部不适用文件名，而使用inode号码来识别文件
对于用户，文件名只是inode号码便于识别的别称

用户通过文件名打开文件时，系统内部的过程
1、系统找到这个文件名对应的inode号码
2、通过inode号码，获取inode信息
3、根据inode信息，找到文件数据所在的block，读取数据

删除某一个inode号的两种方法
find ./ -inum 52305120 -exec rm -i {} \\;
find ./ -inum 52305120 -delete

实验

实验一：inode节点耗尽故障处理

使用fdisk创建分区/dev/sdb1，分区大小20M即可
fdisk /dev/sdb
mkfs.ext4 /dev/sdb1
mkdir /test
mount /dev/sdb1 /test
df -i ==//模拟inode节点耗尽故障==
for ((i=1; i<=7680; i++)); do touch /test/file$i;done
或者使用 touch {1..7680}.txt
df -i
df -hT
/删除文件恢复
rm -rf /text/*

实验二：恢复EXT类型的文件

编译安装extundelete软件包
安装依赖包
yum -y install e2fsprogs-devel e2fprogs-libs ==//一定要安装这两个依赖包==
编译安装 extundelete
cd /text
wget http://nchc.dl.sourceforge.net/project/extundelete/0.2.4/extundelet-0.2.4.tar.bz2
tar jxvf extundelete-0.2.4.tar.bz2
cd extundelete-0.2.4/
./configure --prefix=usr/local/extundelete && make && make install
ln -s /usr/local/extundelete/bin/* usr/bin/
echo 1 > a
echo 2 > b
echo 3 > c
echo 4 > d
ls
extundelete /dev/sdc1 --inode 2 ==//查看文件系统/dev/sdc1下存在那些文件，i节点是从2开始的，2代表该文件系统最开始的目录。==
rm -rf a b
extundelete /dev/sdc1 --inode 2
cd ~
umount /test
extundelete /dev