Linux-详解inode节点

Linux inode节点

inode查看命令

1. stat

功能：列出文件大小，文件所占的块数，块的大小，主设备号和次设备号，inode number，链接数，访问权限，uid,gid,atime,mtime,ctime

ruanyang@ruanyang-HP-ProDesk-680-G2-MT:~$ stat go
  文件："go"
  大小：3657      	块：8          IO 块：4096   普通文件
设备：802h/2050d	Inode：13137033    硬链接：1
权限：(0775/-rwxrwxr-x)  Uid：( 1000/ruanyang)   Gid：( 1000/ruanyang)
最近访问：2016-07-27 19:12:39.792720377 +0800
最近更改：2016-07-27 19:11:35.608719535 +0800
最近改动：2016-07-27 19:11:35.632719536 +0800
创建时间：-

2. df -l

功能：查看硬盘的i节点总数和使用的个数.文件系统，总块数，已用块数，可用块数，已用所占比例，挂载点

ruanyang@ruanyang-HP-ProDesk-680-G2-MT:~$ df -l
文件系统           1K-块     已用      可用 已用% 挂载点
udev             4016008        4   4016004    1% /dev
tmpfs             805348     1508    803840    1% /run
/dev/sda2      952649644 21641472 882593248    3% /
none                   4        0         4    0% /sys/fs/cgroup
none                5120        0      5120    0% /run/lock
none             4026720    26084   4000636    1% /run/shm
none              102400       56    102344    1% /run/user
/dev/sda1         523248     3456    519792    1% /boot/efi

3. ls -i

功能：查看目录下各文件的inode number

ruanyang@ruanyang-HP-ProDesk-680-G2-MT:~$ ls -i
13140026 7.15-task         13107213 公共的           13107214 文档
13107203 examples.desktop  13139539 基础工单处理.md  13121164 无标题文档 1
13137033 go                13107212 模板             13107211 下载
13140325 perl5             13107217 视频             13107215 音乐
13116327 test              13118017 添加监控报警.md  13107210 桌面
13139985 YAML-Studing.md   13107216 图片

理解Linux inode

• inode是一个重要的概念，是理解Unix/Linux文件系统和硬盘存储的基础

1. inode是什么？

   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做“扇区”。每个扇区能储存512字节（相当于0.5KB）

   操作系统在读取硬盘的时候，不会一个个扇区的读取，这样效率太低，而是一次性连续读多个扇区，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。

   文件数据都存放在block中，那么很显然，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、文件的创建日期、文件的大小等等。这种储存文件元信息的区域就叫做inode，中文译名为“索引节点”

   每一个文件都有对应的inode，里面包含了与该文件有关的一些信息。

2. inode的内容

   inode包含文件的元信息，具体来说有以下内容：

   • 文件的字节数
   • 文件的拥有者uid
   • 文件的所属组gid
   • 文件的r、w、x权限
   • 文件的时间戳
     • ctime：文件的inode上一次变动的时间
     • mtime：文件内容上一次变动的时间
     • atime：文件上一次打开的时间
   • 硬链接数
   • 文件数据block的位置

   总之，除了文件名以外的所有文件信息，都存在inode之中。至于为什么没有文件名，下文会有详细解释。

3. inode的大小

   inode也会消耗硬盘空间，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。

   每个inode节点的大小，一般是128字节或256字节。inode节点的总数，在格式化的时候就给定，一般是每1kb或每2kb就设置一个inode。假定在一块1GB的硬盘上，每个inode节点的大小为128字节，每1kb就设置一个inode，那么inode table的大小就会达到128MB，占整块硬盘的12.8%。

   • 查看每个硬盘分区的inode总数和已经使用的数量，可以使用命令：
     df -i

   • 查看每个inode节点的大小，可以使用命令：
     sudo dumpe2fs -h /dev/hda | grep "Inode size"

     由于每个文件都必须有一个inode，因此有可能发生inode已经用光，但是硬盘还未存满的情况。这时，就无法在硬盘上创建新文件。

4. inode号码

   每个inode都有一个号码，操作系统用inode号码来识别文件。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，用户通过文件名，打开文件。实际上，系统内部这个过程分为三步：

   • 系统找到这个文件名对应的inode号码
   • 通过inode号码，获取inode信息
   • 根据inode信息，找到文件数据所在的block，读出数据

   查看文件所对应的inode号码：
   ls -i example.txt

5. 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。
   目录文件的结构非常简单，就是一系列目录项（dirent）的列表。每个目录项，由两部分组成：所包含文件的文件名，该文件名对应的inode号码

   • 列出整个目录文件，即文件名和inode号码：
     ruanyang@ruanyang-HP-ProDesk-680-G2-MT:~$ ls -i perl5/
     13238464 bin 13238465 lib 13502103 man

   • 查看文件的详细信息，必须根据inode号码，访问inode节点，读取信息。 ls -l命令列出文件的详细信息。

       ruanyang@ruanyang-HP-ProDesk-680-G2-MT:~$ ls -l perl5/
       总用量 12
       drwxrwxr-x 2 ruanyang ruanyang 4096  7月 14 19:06 bin
       drwxrwxr-x 3 ruanyang ruanyang 4096  7月 14 18:49 lib
       drwxrwxr-x 4 ruanyang ruanyang 4096  7月 14 18:49 man
     

6. 硬链接

   一般情况下，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。但是，Unix/Linux系统允许，多个文件指向同一个inode。
   这意味着，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。这种情况被称为“硬链接”（hard link）。

   • ln命令创建硬链接
     ln 源文件 目标文件

   运行这条命令之后，源文件与目标文件的inode号码相同，都指向一个inode。inode信息中有一项叫做“链接数”，记录指向该inode的文件总数，这时就会增加1（没有硬链接时的硬链接数为1）

   反过来，删除一个文件名，就会使得inode节点的“链接数”减一。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，以及其所对应的block区域。

   顺便说一下目录文件的“链接数”。创建目录时，默认会生成两个目录项："."和".."。前者的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）。

7. 软链接

   文件A和文件B的inode号码虽然不一样，但是文件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。因此，无论打开哪一个文件，最终读取的都是文件B。这时，文件A就称为文件B的“软链接”（soft link）或者“符号链接”（symbolic link）

   这意味着，文件A依赖于文件B而存在，如果删除了文件B，打开文件A就会报错：“No such file or directory”。这是软链接与硬链接最大的不同。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链接数不会因此而发生改变。

   • 创建软链接命令
     ln -s 源文件或目录 目标文件或目录

8. inode的特殊作用

   由于inode号码与文件名分离，这种机制导致了一些Unix/Linux系统特有的现象。

   • 文件名包含特殊字符，无法正常删除。这时，直接删除inode节点，就能起到删除文件的作用
   • 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，不再考虑文件名。因此，通常来说，系统无法从inode号码得知文件名。

   第三点使得软件更新变得非常简单，可以在不关闭软件的情况下更新，不需要重启。因为系统通过inode号码，识别运行中的文件，不通过文件名。更新的时候，新版文件以同样的文件名，生成一个新的inode，不会影响到运行中的文件，等到下一次运行这个软件的时候，文件名就自动指向新版本，旧版文件的inode则被收回。

参考文章：
http://blog.sina.com.cn/s/blog_731b2f5b01012lb3.html