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:-
  1. 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
  1. 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

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