浅谈linux的inode

linux中inode是个什么概念呢？简单的说inode是一个不能重复的标号一样，每个文件或目录对应一个inode值，那个inode包含哪些部分，有什么作用呢？这里拿ext3文件系统的inode数据结构来说：
struct ext3_inode {
 __u16 i_mode;    /* File mode */
 __u16 i_uid;     /* Low 16 bits of Owner Uid */
 __u32 i_size;    /* 文件大小，单位是 byte */
 __u32 i_atime;   /* Access time 访问时间*/
 __u32 i_ctime;   /* Creation time 创建时间*/
 __u32 i_mtime;   /* Modification time 修改时间*/
 __u32 i_dtime;   /* Deletion Time 删除时间*/
 __u16 i_gid;     /* Low 16 bits of Group Id */
 __u16 i_links_count;          /* Links count */
 __u32 i_blocks;               /* blocks 计数 */
 __u32 i_flags;                /* File flags */
 __u32 l_i_reserved1;          /* 可以忽略 */
 __u32 i_block[EXT3_N_BLOCKS]; /* 一组 block 指针 ，指向数据文件在磁盘上的指针*/
 __u32 i_generation;           /* 可以忽略 */
 __u32 i_file_acl;             /* 可以忽略 */
 __u32 i_dir_acl;              /* 可以忽略 */
 __u32 i_faddr;                /* 可以忽略 */
 __u8  l_i_frag;               /* 可以忽略 */
 __u8  l_i_fsize;              /* 可以忽略 */
 __u16 i_pad1;                 /* 可以忽略 */
 __u16 l_i_uid_high;           /* 可以忽略 */
 __u16 l_i_gid_high;           /* 可以忽略 */
 __u32 l_i_reserved2;          /* 可以忽略 */
};
之前在 这里也简单研究过它。

因为inode主要是占用磁盘空间的，那么今天就讨论一下inode分配与占用磁盘问题，之前听人说xfs文件系统inode占用的磁盘空间达到了相当多G，当然这是因为他的文件系统本来就是用来存放小文件的，所以导致inode占用的空间也很大。

在你为一个硬盘或是分区建好文件系统以后，文件系统已经确定了这块硬盘或是分区最后能有多少inode被分配，这些inode能占用多大的空间。查看一个硬盘或分区的文件系统信息，可以通过dumpe2fs -h device_name 来查看，比如我的系统中一个分区/dev/sda8 (ext3)
$ dumpe2fs -h /dev/sda8

dumpe2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem volume name:   home
Last mounted on:          <not available>
Filesystem UUID:          78a58693-dc1a-43c0-9eaf-6c0807626c14
Filesystem magic number:  0xEF53
Filesystem revision #:    1 (dynamic)
Filesystem features:      has_journal ext_attr resize_inode dir_index filetype needs_recovery sparse_super large_file
Filesystem flags:         signed_directory_hash 
Default mount options:    (none)
Filesystem state:         clean
Errors behavior:          Continue
Filesystem OS type:       Linux
Inode count:              16318464
Block count:              65241965
Reserved block count:     652419
Free blocks:              58319070
Free inodes:              16135620
First block:              0
Block size:               4096
Fragment size:            4096
Reserved GDT blocks:      1008
Blocks per group:         32768
Fragments per group:      32768
Inodes per group:         8192
Inode blocks per group:   512
Filesystem created:       Fri Oct 14 16:13:01 2011
Last mount time:          Wed Feb 29 16:29:51 2012
Last write time:          Wed Feb 29 16:29:51 2012
Mount count:              5
Maximum mount count:      -1
Last checked:             Fri Oct 14 16:13:01 2011
Check interval:           0 (<none>)
Reserved blocks uid:      0 (user root)
Reserved blocks gid:      0 (group root)
First inode:              11
Inode size:          256
Required extra isize:     28
Desired extra isize:      28
Journal inode:            8
First orphan inode:       8437776
Default directory hash:   half_md4
Directory Hash Seed:      0eddc0e6-7fa9-4226-8534-59b633b5e88b
Journal backup:           inode blocks
Journal features:         journal_incompat_revoke
日志大小:             128M
Journal length:           32768
Journal sequence:         0x006cea77
Journal start:            3735


里面的信息很丰富(比如ext3是一种典型的记录日志的fs，你从上面也可以得到这些信息)，我们需要关注的是inode相关的，下面看几个常见的。
Inode count:              16318464
Free inodes:              16135620
Inode size:              256

Inode count,表示这个分区最大可以分配多少个inode，这也间接的限制了文件和目录的数目。
Free inodes，当前可用的inode数目
Inode size，每个inode占用的物理空间大小，字节为单位。

这些参数一般都是默认的，mke2fs建立文件系统时都会帮你搞定，如果你想自己修改默认的参数，那么在使用mkfs时注意这几个参数：
-i bytes-per-inode 这个参数指定物理磁盘每分配给多少byte给数据文件(inode文件独立于数据文件),就分配一个分配inode空间给inode用
-N number-of-inodes 这个参数显示的指定分区最多可以由多少个inode
-I inode-size 这个参数是指定每个inode大小，这个估计没有人会去改


更详细的用法man mke2fs查看，另外还有一种方式查看当前每个分区的inode使用情况，这个仅仅都是查看当前inode空间的使用情况：df -i或者df -hi

需要注意的是在建立文件系统以后所有的这些inode信息都已经固定了，除非你重新建立文件系统否则的话无法对其进行更改，而重新建立文件系统又要备份原数据，所以要预先估计好。当然绝大部分情况下这些默认参数都没有必要更改，如果几乎全部存放大文件，将-i调大(这样分配的inode就会更少)而节约一点inode空间，显然没必要，现在硬盘都已经这么便宜了。不过如果存放的小文件特别多，比如现在很多大公司流行的分布式文件系统，这或许有一点用，我是没更改过参数，如果哪个公司调整过了，分享一下经验。不过预留一点空间在inode上面这个想法我觉得是可行的，不怕一万就怕万一。

还有一点，即使磁盘空间还有很多剩余，也不一定这部分空间就能利用到，因为inode的数目是有限的，如果创建了足够多的小文件将这些inode用完，那么将不能再创建新的文件。



参考文章：
1. http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/filesystem/ext2/index.html
2. http://www.kuqin.com/linux/20081110/26422.html