inode总结

Posted 2020-10-28

什么是inode？

    理解inode，要从文件储存说起。文件储存在硬盘上，硬盘的最小存储单位叫扇区(Sector)。每个扇区储存512字节(相当于0.5KB)。操作系统读取硬盘的时候，不会一个个扇区地读取，这样效率太低，而是一次性连续读取多个扇区，即一次性读取一个块(block)。这种由多个扇区组成的块是文件存取的最小单位，块的大小，最常见的是4KB，即连续八个sector组成一个block，文件数据都储存在块中，那么很明显，我们还必须找到一个地方储存文件的元信息，比如文件的创建者、文件的创年日期、文件的大小等等。这种储存元信息的区域叫做inode，中文译名为”索引节点”。inode (index node) 表中包含文件系统的所有文件列表。

inode包含文件的信息(元数据)

        Inode编号

        用来识别文件类型，以及用于stat C函数的模式信息

        文件权限

        文件的拥有者的UID

        文件所属组的GID

        链接数(指向这个文件名路径名称个数)

        文件的大小

        文件的间戳(ctime指inode上一次变动的时间，mtime是指文件内容上一次变动的时间，atime指文件上一次打开的时间)

        指向磁盘文件的数据块指针

        有关文件的其它数据

        注意：要想查看文件的inode信息可以使用stat命令查看

inode表结构

    

        直接块指针：

            前12个直接指针，直接指向存储数据的区域。如Blocks大小为4*1024KB，前12个直接指针就可以保存48KB的文件

        间接块指针:

            设每个指针占用4个字节，则以及指针指向的Blocks可以保存(4*1024)/4KB，可指向1024个Blocks，一级指针可存储文件数据大小为1024*(4*1024)KB=4MB

        双重间接块指针：

            同样Blocks大小为4*1024，则二级指针可保存Blocks指针数量为((4*1024)/4)*((4*1024)/4)，则二级指针保存文件数据大小为(1024*1024)*(4*1024)=4GB

        三重间接块指针：

            以次类推三级指针可以储存文件数据大小为(1024*4*1024*1024)*(4*1024)=4TB

inode的大小:

        每个inode都有一个编号，操作系统用inode号来识别不同文件。Unix/Linux系统不使用文件名，而使用inode号来识别文件，对于系统来说，文件名只是inode号码便于识别的别称或绰号。表面上，通过文件名打开文件；实际上，系统内部这个过程分成三步：首先，系统找到这个文件名对应的inode号；其次，通过inode号，获取inode信息；最后，根据inode信息，找到文件数据所在的block，读出数据。

        注意：inode号并不是无限的，如果一个分区的节点数被使用完了，那么即使磁盘空间还有剩余也不能再存放任何数据。可以使用df -i命令查看节点使用情况

         

        注：1节点总数、2使用过节点数、3剩余节点数、4节点使用率

目录文件：

    Unix/Linux系统中，目录(directory)也是一种文件。打开目录，实际上就是打开目录文件目录文件的结果非常简单，就是一系列目录项(direct)的列表。每个目录项，由两部分组成：所包含文件的文件名，以及该文件名对应的inode号。

    ls命令只列出目录文件中的所有文件名：

        

    ls -i命令列出整个目录文件，即文件名和inode号(箭头标的即为inode号)：

        

    如果要查看文件的详细信息，就必须根据inode号，访问inode节点，读取信息。ls -i -l 目录文件 列出整个目录文件，即文件名和inode号(箭头标注的列即为inode号)

        

    理解了上面的知识，就能理解目录的权限，文件的读权限(r)和写权限(w)，都是针对目录文件本身。由于目录文件内只有文件名和inode号，所以只有读权，只能获取文件名，无法获取其他信息，因为其他信息都储存在inode节点中，而读取inode节点内的信息需要目录文件的执行权限(x)。

Linux中cp、rm、mv 、ln对inode的影响：

    cp命令

•         分配一个未被使用的inode号，在inode表中添加一个新项目，(注意：如果是cp到讴歌已经存在的文件，则inode号采用被覆盖之前的目标文件的inode号，如果对运行中的apache共享模块so文件进行cp操作，就会出现Segmentation fault<段错误>)

•         在目录中新建一个目录项，并指向步骤1中的inode

•         把数据复制到block中

    rm命令

•         减少链接数量，如果链接数为0，释放inode(inode号也已被重新使用)；

•         如果inode被释放，则数据块放到可用空间列表中；

•         删除目录中的目录项

    mv命令

        1.如果mv命令的目标文件和源文件所在额文件系统相同：

        使用新文件名建立目录项；

        删除带有原来文件名的目录项；

        注意：该操作对inode表没有影响(除时间戳)，对数据的位置也没有影响，不移动任何数据。(即使是mv到一个已经存在的目标文件，新目录项指源文件inode，会先删除目标文件的目录项，所以如果对运行中的apache的共享模块so文件进行这种操作的话不会有问题，新的so文件inode号变了)

        2.如果目标和源文件所在的问价系统不相同，就是cp和rm；

    ln命令

        符号(软)链接:

        符号链接的内容是它引用文件的名称，可以是任意文件或目录，也可以链接不同问价系统的文件，甚至可以链接不存在的文件，这就产生一般称为断裂的问题，还可以不断的循环链接源文，但是其大小为指向的路径字符串的长度；不增加或减少目标文件inode 的引用计数。

        使用ln -s source_file softlink_file （注意：源文件(source_file)的路径是相对路径(也可以是绝对路径，通常使用的是相对路径)，一定是相对于软链接文件的路径，而非相对于当前工作目录的路径）创建符号链接，在对符号链接进行读写操作的时候，系统会自动把该操作转换为对源文件的操作，但是删除连接文件时，系统仅仅删除符号链接文件，而不是删除源文件本身。

    硬链接：

        不允许给目录创建硬链接，创建硬链接会正价额外的记录项以引用文(不能跨驱动或分区创建硬链接)，硬链接件对应于同一文件系统上的一个物理文件，硬链接节点编号是相同的，创建硬链接链接数递增，删除文件时：rm命令递减计数的链接，文件如果存在，至少有一个链接数，当链接数为0时，该文件被删除。

        使用ln existfile newfile 命令创建硬链接

        硬链接于软连接的区别：

        1、本质不同：硬链接是指向同一个文件，软链接指向的不是同一个文件

        2、删除时：硬链接不受影响，软链接失效

        3、创建链接时：创建硬链接链接数加1，创建软链接连接数不变

        4、是否可以跨分区：硬链接不可以跨分区，软链接可以跨分区

        5、目录是否可以创建链接：硬链接不可以对目录创建，软链接可以对目录创建

        6、硬链接的inode号相同，软链接inode号不同