从零开始的linux 第二十章(Inode以及Block详解其一)

Posted 2020-10-16

从零开始的linux 第二十章

hello~~又是一周来临惹~~，小编即使再忙，也要抽出时间给同学们讲课~而且...还没有工钱...

你们再也找不到怎么敬业并且爱着你们的小编惹~~是不是呀~路人甲~~

(↑害羞的路人甲)

路人乙：“小编！！你又逗路人甲！！”

怎么？难道小编哪一周不再更新了，路人乙不想小编么？？(可怜的表情)

(脸红的傲娇)路人乙：“我....才不可能会”

2333好啦~~开玩笑的，那么，为了节省同学们的时间以及小编的时间，小编就不再废话啦~开始这一章的主题~~

上一章，小编给同学们详细介绍了 mv 移动文件的命令，嗯....有同学说小编那并不是详解，小编很委屈的说~~小编有句话不知道要不要讲...不...小编有句话一定要讲，实际上，mv命令对我们来讲，其两个选项就已经够用了，并且小编在上一章中提到有些专业术语，在第...嗯..第十八章中详细介绍的cp复制文件的命令中都有解释的~~每个命令同学们不用过深的研究它的各个选项的用法，Linux中的命令辣么多，怎么可能全部记得住呢~~所以，在一些不知道命令如何使用的情况下，小编在很早的时候就给同学们讲过如何查看命令的使用帮助~同学们只需要查看帮助，就能很快的知道如何使用啦~~

小编在上一章结束的时候，有告诉过同学们这一章小编要给同学们介绍什么是inode以及block，不知道同学们在下面有没有复习呢~~嘛~无所谓啦~反正有小编在嘛~不过，也不能太依赖小编讲的课，同学们还是要靠自己理解的~~

什么是文件的Inode和Block呢？

Block：

Block就是存储数据的数据块，在计算机的物理设备中，磁盘也成为硬盘，用来存储数据。而这些数据又有元数据和数据两种，元数据就是文件的属性，小编之前给同学们讲过，这里就不多说啦，而Block存放的是真实的数据。

当我们向文件中写入内容时，系统会给我们分配Block块来存储这些数据，一个block的大小通常在格式化文件系统的时候就被指定，一般为1KB，2KB，4KB；额...格式化文件系统小编还没有讲到，同学们先有这个概念，以后小编讲磁盘管理时候会讲到的~~那么回归主题~显然，一个block对于一些数据量较大的话，一个block是无法存下的，此时系统会再给该文件分配block，直到能够存下该数据为止。

那么，系统中的block并不是无限的，(小编这里说"系统中的block"可能会不准确，但是也是没有太大问题的~)block的多少，取决于物理磁盘(硬盘)的大小，磁盘越大，能够被分配的block就越多；因为磁盘越大，分区能够分的空间就越多，格式化文件系统时的block就越多，它们是成正比的；但是，虽然block的多少由磁盘大小决定，但这是总个数，小编在第一章给同学们介绍了安装虚拟机，在此期间简单的说明了给磁盘分区，那么，为什么要给磁盘分区呢？

分区并不是把数据分开存放，在物理上，这些不同分区下的数据还是存放在了同一个地方，即都存放在物理硬盘上。我们对一个硬盘进行分区，并给该分区一个文件系统，只是在逻辑层把他们分开(注意哦~是逻辑层)，这样若其中一个分区出了问题，并不会影响其他分区，在逻辑上把他们分开，但实际上，存在硬盘上的数据依然是无序存放的(没有顺序存放的)。

既然是在逻辑层的划分，那么block也应该会被划分开，所以，每个分区中的存储大小实际上就是划分的block的多少，分区的存储量大的，block自然就分的多。

小编上面也说过，虽然在逻辑层对磁盘进行了分区，每个分区都有一个文件系统，数据存在不同的分区下，但实际上，这些数据在磁盘上，依然是无序存放的，既然是无序存放，那我们是如何来找到相对应的数据的呢？

Inode：

为了找到磁盘上这些无序的数据，我们需要一个"指针"，带着我们找到这个数据。就像宾馆中有那么多房间，要如何精确的表示一个房间呢？它们都会用一个 楼层号+房间号 来精确的表示单个房间，如:0405号表示四楼的第五号房间。嗯..小编觉得已经描述清楚了，所以，这里的"指针"也是相同的意思，而这个带着我们找到数据的"指针"，我们称它为:文件的Inode号.但，仅因为这个称为文件的Inode或许不准确，因为他还包括其文件的其他信息。

既然是文件的Inode，说明每个文件，包括目录都有对应的Inode。block中存放的是数据，那么元数据呢？没错，Inode号就包含了文件的元数据:权限(mode)、文件的所属人和所属组信息、文件的大小、时间戳、指针。当我们在分区下创建一个文件或目录时，会给该文件分配一个Inode号，Inode中包含了文件的所有元数据，那么为什么没有文件名呢？实际上，文件的名称仅仅是用来给用户来看的，实际上，每个文件在文件系统中是以Inode号来标识该文件的，这个Inode号的指针负责指向其数据块(Block)，所以，Inode号在相同分区下应该是一个唯一的值，在小编还没有给同学们讲硬链接的时候，同学们可以这么理解。

为什么说它在相同分区下是唯一的呢？同学们可以试想一下，小编还用宾馆的房间号为例，其中一家宾馆中有0201这个房间号，难道别的宾馆就不能有0201这个房间号呢么？答案肯定是否定的。这不同的宾馆就相当于不同的分区。同学们可以再试想一下，两个宾馆都有0201这个房间，但房间里面的设施以及装修的样式都不会相同对不对~这里依然是一样的，不同的分区下会有相同的Inode号，但其指向的数据是不相同的，因此，Inode号也不能跨分区，因为在别的分区中也有与之相同的Inode

同学们可以再试想一下，其宾馆中的房间是有限的，所以每个房间的房间号也是有限的，宾馆的规模越大，建的房间就越多，房间号也就越多。这里亦是如此，一个分区下，文件的Inode号是有限的，分区的大小越大，Inode号就越多。这也就意味着，分区下文件的数量就也就有限的，即使存储的空间大小还有很多，一旦没有了Inode号，是否就无法再创建文件了呢？

那么，小编就带大家来实验一下~~(注意哦，小编会用到一些没有讲到的命令，先给同学们简单提一下~)

在Linux中，我们可以先用 df 命令来查看分区的挂载及空间使用情况，注意，以/dev/开头的才是磁盘的分区:

其中，blocks是总空间大小，单位是K，Used是已经使用的空间大小，Use%已经使用的空间大小占总大小的百分比。

我们可以通过 df -i 来查看分区Inode号使用情况:

↑其中，Inodes是该分区下的Inode号的数量，IUsed是已经使用的Inode号的数量，IFree是空闲的Inode号数量，IUse%是已经使用的Inode数量占总数量的百分比。

那么，我们测试还在/app/目录下测试，小编刚才说过，每创建一个文件就会分配一个Inode号

而小编创建一个空文件，用 ls -l命令查看文件的详细信息，被小编高亮显示的部分表示的是普通文件的大小，可以看到，空文件大小是0，也就是说，无论小编创建多少个空文件，它的大小也不会把/app/分区的空间用满，小编就在这个目录下创建出24413689个文件:

嗯...这个操作小编还没有跟同学们讲，下一章就讲咯~~因为文件过多，所以创建时候会很慢，这里小编故意多创建一个文件

....五分钟后...

哇~~太慢了，不实验啦不实验啦~~

现在Inode到了10万，还需要好多，嘛~~小编就不演示啦~~同学们只需要知道，当分区下的Inode用完之后，无论空间还有多少的剩余，都将无法再创建文件。

路人甲：“小编大人~我有个问题想问~”

等等，小编知道你想问什么，你是想问，文件的文件名称是给用户看的，linux中是用Inode来区分文件的，你是想问为什么文件名相同的时候会发生冲突的对不对？？

路人甲：“是的，没错”

嗯...路人甲这个问题问的好~

Linux中确实用Inode号来标识一个文件的，而当我们呢创建一个文件并对文件命名时，会分配给该文件一个Inode号，而block是写入数据的时候才会分配的。

小编此前给同学们讲 ls 命令的时候讲到过，用 ls -i 来查看一个文件的Inode号

可以看到，该文件的Inode号是67，小编再在该目录下创建一个目录，并查看其Inode号

这个目录的Inode号是68，那么，小编用 ls -l 来查看他们两个的文件大小

可以看到，该普通文件的大小是 0，而目录中没有任何文件，但其大小是6，小编现在从别的目录中找一个有数据的文件并将其复制到/app/zxc/目录下

可以看到，原本的passwd文件的大小是2321字节，但复制到/app/zxc/目录下之后，原本6字节的目录，现在却只有20字节，但是passwd这个文件本身的大小复制到该目录下后并没有发生改变，这究竟是为什么呢？

实际上，当我们用 ls -l 来查看目录的详细信息时，显示目录大小的地方仅仅显示的是目录本身的大小，而不是目录以及该目录下面所有文件的总大小，这一点与我们平时用的windows是不相同的。

所以，原本目录自身的大小是6字节，为什么复制进去一个2321字节的文件后，目录自身的大小却变成了20字节呢？而这多出来的14字节究竟存放的是什么？

在linux中，目录存放的不是文件的数据，小编上面讲过，数据在磁盘中无序存放，文件上的Inode中的指针帮我们指向了其数据块(block)的位置，而目录中所存放的，不是一个一个的文件，而是该目录下文件的名称以及文件名称对应的Inode号，所以在文件的父目录上有文件名对应的Inode的记录，因此我们在相同目录下创建两个相同名称的文件为什么会冲突，这个问题也就解开了~~

那么我们平时在复制文件、移动文件以及删除文件的时候，底层都是做了哪些操作呢？Inode中的指针除了指向数据库(Block)还可以指向什么呢？？

小编就带给同学们这么一个问题，抱着好奇的心理来期待小编的下一章吧~~~

唉？？不知不觉就已经这么晚惹~~同学们早点休息哦~~