dentry 和inode整理

Posted 2023-03-09

参考技术A dentry

dentry是一个内存实体，其中的d_inode成员指向对应的inode

struct dentry

　　atomic_t d_count;

　　struct inode * d_inode; //指向一个inode结构。这个inode和dentry共同描述了一个普通文件或者目录文件

　　struct dentry * d_parent; //父目录的目录项对象

　　struct list_head d_hash; //链接到dentry cache的hash链表。

struct list_head d_lru; //未使用链表的指针

　　struct list_head d_child;//dentry自身的链表头，需要链接到父dentry的d_subdirs成员

　　struct list_head d_subdirs;//项（子项可能是目录，也可能是文件）的链表头，所有的子项都要链接到这个链表

　　int d_mounted;// 指示dentry是否是一个挂载点。如果是挂载点，该成员不为零。

　　struct qstr d_name;// 成员保存的是文件或者目录的名字。打开一个文件的时候，根据这个成员和用户输入的名字比较来搜寻目标文件

...

　　;

当移动文件的时候，需要把一个dentry结构从旧的父dentry的链表上脱离，然后链接到新的父dentry的d_subdirs成员。这样dentry结构之间就构成了一颗目录树

每个dentry都有一个指向其父目录的指针（d_parent），一个子dentry的哈希列表（d_child）。其中，子dentry基本上就是目录中的文件

dentry状态：

1.d_count=0，未使用(unused)状态，d_inode指向相关的的索引节点。该目录项仍然包含有效的信息，只是当前没有人引用他。这种dentry对象在回收内存时可能会被释放。

2.d_count>0，正在使用（inuse）状态，d_inode指向相关的inode对象。这种dentry对象不能被释放。

3.d_count<0，y负（negative）状态，inode对象不复存在可能被删除，dentry对象的d_inode指针为NULL。但这种dentry对象仍然保存在dcache中，以便后续对同一文件名的查找能够快速完成。这种dentry对象在回收内存时将首先被释放。

dentry与dentry_cache

　　dentry_cache(dcache，目录项高速缓存)由两个数据结构组成：

　　1、哈希链表dentry_hashtable：dcache中的所有dentry对象都通过d_hash指针域链到相应的dentry哈希链表中。

　　2、未使用的dentry对象链表dentry_unused：dcache中所有处于unused状态和negative状态的dentry对象都通过其d_lru指针域链入dentry_unused链表中。该链表也称为LRU链表。

　　 dcache中的dentry对象控制着icache中的inode对象的生命期转换。无论何时，只要一个目录项对象存在于dcache中（非 negative状态），则相应的inode就将总是存在，因为 inode的引用计数i_count总是大于0。当dcache中的一个dentry被释放时，针对相应inode对象的iput()方法就会被调用。

inode（索引节点）

文件储存在硬盘上，硬盘的最小存储单位叫做”扇区”（Sector）。每个扇区储存512字节（相当于0.5KB）。操作系统读磁盘时会多个扇区组成一个块（block）一起读取，最常见大小为4kb，8个扇区组成一个块。inode储存文件的元信息，比如文件的创建者、文件的创建日期、文件的大小等。inode对应于物理磁盘上的具体对象，一个inode可以在运行的时候链接多个dentry，d_count记录了这个链接的数量

struct ext3_inode

__le16 i_mode; /* 文件的属性（读、写、执行权限）*/

__le16 i_uid; /* 文件拥有者的User ID */

__le32 i_size; /* 文件的字节数*/

__le32 i_atime; /* atime指文件上一次打开的时间 */

__le32 i_ctime; /* 文件的时间戳ctime指inode上一次变动的时间 */

__le32 i_mtime; /* mtime指文件内容上一次变动的时间 */

__le16 i_gid; /* 文件的Group ID*/

__le16 i_links_count; /* 链接数，即有多少文件名指向这个

inode */

......

__le32 i_block[EXT2_N_BLOCKS];/*文件数据block的位置*/

......



可以用stat命令，查看某个文件的inode信息：

stat example.txt

函数得到当前文件或目录的inode值后，进入dcache查找对应的dentry，然后顺着父目录指针d_parent得到父目录的dentry,这样逐级向上直到dentry= root,就得到全部目录名称。

inode的大小

inode会消耗硬盘空间，所以硬盘格式化的时候，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（inode table），存放inode所包含的信息。

查看每个硬盘分区的inode总数和已经使用的数量，可以使用df命令。

df -i

sudo dumpe2fs -h /dev/hda | grep “Inode size” //查看每个inode节点的大小

inode号码

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。

移动文件或重命名文件，只是改变文件名，不影响inode号码。

打开一个文件以后，系统就以inode号码来识别这个文件，而系统无法从inode号码得知文件名。

ls -i a.cpp //查看文件名对应的inode号码

硬链接就是多个文件名指向同一个inode号码。可以用不同的文件名访问同样的内容；对文件内容进行修改，会影响到所有文件名；但是，删除一个文件名，不影响另一个文件名的访问。

ln 源文件 目标文件 //创建硬链接

两文件指向同一个inode。d_count加1。删除一个文件名，d_count减1。当这个值减到0，表明没有文件名指向这个inode，系统就会回收这个inode号码，以及其所对应block区域。

创建目录时，默认会生成两个目录项：”.”和”..”。前者的inode号码就是当前目录的inode号码，等同于当前目录的”硬链接”；后者的inode号码就是当前目录的父目录的inode号码，等同于父目录的”硬链接”。所以，任何一个目录的”硬链接”总数，总是等于2加上它的子目录总数（含隐藏目录）,这里的2是父目录对其的“硬链接”和当前目录下的”.硬链接“。

软连接就像int &a=b,虽然名字不一样，文件A的内容是文件B的路径。读取文件A时，系统会自动将访问者导向文件B。如果删除了文件B，打开文件A就会报错。文件A指向文件B的文件名，而不是文件B的inode号码，文件B的inode”链接数”不会因此发生变化。

ln -s 源文文件或目录 目标文件或目录  //创建软链接

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文件名包含特殊字符，无法正常删除，直接删除inode节点，就能起到删除文件的作用。

1、根据文件名，通过Directory里的对应关系，找到文件对应的Inode number

2、再根据Inode number读取到文件的Inode table

3、再根据Inode table中的Pointer读取到相应的Blocks