Inode 与 Vnode 的区别

Posted 2023-02-23

【中文标题】Inode 与 Vnode 的区别

【英文标题】：Inode vs Vnode Difference

【发布时间】：2015-02-05 08:40:52

【问题描述】：

我对 Inode 与 Vnode 有一些疑问。据我了解，inode 是虚拟文件系统使用的文件的表示形式。而 vnodes 是特定于文件系统的。这是正确的吗？

另外，我很困惑 inode 是内核数据结构，即它是内存中的数据结构还是存在于实际磁盘中的块上的数据结构？

【问题讨论】：

请尝试使用inode一词在操作系统的源代码中自己寻找答案，例如github.com/torvalds/linux。否则，您的问题的研究工作量非常小，并且可能会被否决，因为它不是一个实际的编码问题。听起来更像是诸如此类的家庭作业问题

我个人不同意。虽然是的，执行所有研究并仔细研究***和手册页可能是有意义的，但您还必须意识到 *** 是使用的类似资源，因此可以将相同的信息浓缩成更易于理解的格式。鉴于这个问题在其他地方不存在，我认为它绝对有效。

【参考方案1】：

为此添加一些内容：我可以在FreeBSD docs 上找到关于 vnode 的最佳解释。对于更有学术头脑的人，还有original paper that introduced the concept，它提供了更深入的资源。

也就是说，vnodes 最初是为 FreeBSD 创建的，因为需要使用的不同类型的文件系统（如 UFS、NFS 等）的激增。vnodes 旨在提供跨所有可能文件系统的抽象，以便操作系统可以与它们，因此内核函数不必专门支持阳光下的每个文件系统；他们只需要知道如何与文件的 vnode 交互。

回到你原来的问题，正如@Allen Luce 提到的，vnodes 在内存抽象中，不是文件系统特定的。它们可以在 UFS、ext4 和其他任何东西中互换使用。相反，inode 存储在磁盘上，并且特定于正在使用的确切文件系统。 inode 包含有关文件的元数据，例如大小、所有者、指向块地址的指针等。 Vnodes 包含有关文件的一些数据，但仅包含在文件的生命周期内不会更改的属性，因此如果您想要有关文件的最多信息，inode 将是参考的位置。如果您对 inode 更感兴趣，我建议您查看 wikipedia which has a good article on them。

【参考方案2】：

通常（如 Linux 和 BSD 主流文件系统），inode 首先是磁盘上的结构，它根据磁盘（通常以块）描述文件的存储。 vnode 是一种内存结构，它抽象了 inode 的大部分内容（inode 可以是它的数据字段之一），但也捕获诸如对文件、锁等的操作之类的东西。这使其支持非基于 inode 的文件系统，特别是网络文件系统。

【参考方案3】：

这取决于您的操作系统。例如，在 Linux 系统上没有 v-node，只有一个通用 i-node struct inode 虽然在概念上类似于 v-node，但实现方式不同。

对于 BSD 派生的和 UNIX 内核，v-node 指向特定于文件系统的 i-node 结构，以及一些附加信息，包括指向操作文件的函数的指针和 inode 中不包含的元数据。一个主要的区别是 inode 是文件系统，而 vnode 不是。 （在上面提到的Linux中，既有独立于系统的inode，也有依赖于文件系统的inode）

inode 不是内核数据结构，但 vnode/通用 inode 是 inode 的内核表示。

【讨论】：

在打开相应文件时是否将所有磁盘 inode 复制到通用 inode 中？复制了多少，在这种情况下，有多少性能开销来支持通用 inode 抽象？

将对应文件的整个inode复制到通用inode，是的。让我们看一下在 VFS 上打开文件的步骤。 1. 获取文件描述符 2. 执行路径查找：获取 root，获取它使用 FS 特定函数读取的 dentry。如果 inode 不在内存缓存中，则调用 iget。 3. 调用 FS 特定的打开例程 至于开销，我真的不确定。但也许如果你挖得够多，你就能找到它。

【参考方案4】：

vnode 的概念在一定程度上会有所不同，具体取决于您使用的系统，每个人都只是取了这个名字并用它运行。

在 Linux 和 Unix 下，您可以考虑如下抽象。 假设存在

f.tmp

您希望 f 在程序运行时一直存在，因为您正在访问它，但如果您的程序结束或崩溃，您希望确保它消失。

您可以通过打开 f 来做到这一点，然后打开 unlink() 它。您仍将保留对 f 的引用，即使它的 inode 现在有 0 个目录条目，因此已被标记为空闲。操作系统仍然保留文件开始的位置及其分配状态，直到您的程序结束。这种不再存在的 inode 的“虚拟化”就是 vnode。

另一种常见的情况是，当您阅读的资源从您的下方消失时。假设您正在观看一部电影，而它正在流式传输到一个临时位置。当电影完全下载后，它将被重新定位到另一个卷进行存储。只要电影保持打开状态，您就可以以某种方式继续观看和浏览电影。在这种情况下，即使再次没有链接，由于有一个 vnode，这个 inode 还不能被清理。

【参考方案5】：

这取决于您正在使用或处理的操作系统和文件系统。例如，VXFS 和 ADVFS inode 只不过是称为 vnode 的磁盘数据结构。一般来说，两者都指文件元数据。

【参考方案6】：

简单地说，内存中的数据结构vnode只是一个inode cache，它存储了关于 文件（通常inode存储在磁盘中），以便可以更快地访问它。