理解 linux inode

理解 linux inode2012-02-02 2:04

from：http://www.ruanyifeng.com/blog/2011/12/inode.html inode是一個重要概念，是理解Unix/Linux檔案系統和硬碟儲存的基礎。 我覺得，理解inode，不僅有助於提高系統操作水平，還有助於體會Unix設計哲學，即如何把底層的複雜性抽象成一個簡單概念，從而大大簡化使用者介面。 下面就是我的inode學習筆記，盡量保持簡單。 =================================== 理解inode 作者：阮一峰 一、inode是什嗎？ 理解inode，要從檔案儲存說起。 檔案儲存在硬碟上，硬碟的最小儲存單位叫做"扇區"（Sector）。每個扇區儲存512位元組（相當於0.5KB）。 作業系統讀取硬碟的時候，不會一個個扇區地讀取，這樣效率太低，而是一次性連續讀取多個扇區，即一次性讀取一個"塊"（block）。這種由多個扇區組成的"塊"，是檔案存取的最小單位。"塊"的大小，最常見的是4KB，即連續八個 sector組成一個 block。 檔案資料都儲存在"塊"中，那麼很顯然，我們還必須找到一個地方儲存檔案的元資訊，比如檔案的建立者、檔案的建立日期、檔案的大小等等。這種儲存檔案元資訊的地區就叫做inode，中文譯名為"索引節點"。 每一個檔案都有對應的inode，裡麵包含了與該檔案有關的一些資訊。 二、inode的內容 inode包含檔案的元資訊，具體來說有以下內容： 　　* 檔案的位元組數 　　* 檔案擁有者的User ID 　　* 檔案的Group ID 　　* 檔案的讀、寫、執行許可權 　　* 檔案的時間戳記，共有三個：ctime指inode上一次變動的時間，mtime指檔案內容上一次變動的時間，atime指檔案上一次開啟的時間。 　　* 連結數，即有多少檔案名稱指向這個inode 　　* 檔案資料block的位置 可以用stat命令，查看某個檔案的inode資訊： 　　stat example.txt 總之，除了檔案名稱以外的所有檔案資訊，都存在inode之中。至於為什麼沒有檔案名稱，下文會有詳細解釋。 三、inode的大小 inode也會消耗硬碟空間，所以硬碟格式化的時候，作業系統自動將硬碟分成兩個地區。一個是資料區，存放檔案資料；另一個是inode區（inode table），存放inode所包含的資訊。 每個inode節點的大小，一般是128位元組或256位元組。inode節點的總數，在格式化時就給定，一般是每1KB或每2KB就設定一個inode。假定在一塊1GB的硬碟中，每個inode節點的大小為128位元組，每1KB就設定一個inode，那麼inode table的大小就會達到128MB，占整塊硬碟的12.8%。 查看每個硬碟分區的inode總數和已經使用的數量，可以使用df命令。 　　df -i 查看每個inode節點的大小，可以用如下命令： 　　sudo dumpe2fs -h /dev/hda | grep "Inode size" 由於每個檔案都必須有一個inode，因此有可能發生inode已經用光，但是硬碟還未存滿的情況。這時，就無法在硬碟上建立新檔案。 四、inode號碼 每個inode都有一個號碼，作業系統用inode號碼來識別不同的檔案。 這裡值得重複一遍，Unix/Linux系統內部不使用檔案名稱，而使用inode號碼來識別檔案。對於系統來說，檔案名稱只是inode號碼便於識別的別稱或者綽號。 表面上，使用者通過檔案名稱，開啟檔案。實際上，系統內部這個過程分成三步：首先，系統找到這個檔案名稱對應的inode號碼；其次，通過inode號碼，擷取inode資訊；最後，根據inode資訊，找到檔案資料所在的block，讀出資料。 使用ls -i命令，可以看到檔案名稱對應的inode號碼： 　　ls -i example.txt 五、目錄檔案 Unix/Linux系統中，目錄（directory）也是一種檔案。開啟目錄，實際上就是開啟目錄檔案。 目錄檔案的結構非常簡單，就是一系列目錄項（dirent）的列表。每個目錄項，由兩部分組成：所包含檔案的檔案名稱，以及該檔案名稱對應的inode號碼。 ls命令只列出目錄檔案中的所有檔案名稱： 　　ls /etc ls -i命令列出整個目錄檔案，即檔案名稱和inode號碼： 　　ls -i /etc 如果要查看檔案的詳細資料，就必鬚根據inode號碼，訪問inode節點，讀取資訊。ls -l命令列出檔案的詳細資料。 　　ls -l /etc 六、永久連結 一般情況下，檔案名稱和inode號碼是"一一對應"關係，每個inode號碼對應一個檔案名稱。但是，Unix/Linux系統允許，多個檔案名稱指向同一個inode號碼。 這意味著，可以用不同的檔案名稱訪問同樣的內容；對檔案內容進行修改，會影響到所有檔案名稱；但是，刪除一個檔案名稱，不影響另一個檔案名稱的訪問。這種情況就被稱為"永久連結"（hard link）。 ln命令可以建立永久連結： 　　ln 源檔案 目標檔案 運行上面這條命令以後，源檔案與目標檔案的inode號碼相同，都指向同一個inode。inode資訊中有一項叫做"連結數"，記錄指向該inode的檔案名稱總數，這時就會增加1。 反過來，刪除一個檔案名稱，就會使得inode節點中的"連結數"減1。當這個值減到0，表明沒有檔案名稱指向這個inode，系統就會回收這個inode號碼，以及其所對應block地區。 這裡順便說一下目錄檔案的"連結數"。建立目錄時，預設會產生兩個目錄項："."和".."。前者的inode號碼就是目前的目錄的inode號碼，等同於目前的目錄的"永久連結"；後者的inode號碼就是目前的目錄的父目錄的inode號碼，等同於父目錄的"永久連結"。所以，任何一個目錄的"永久連結"總數，總是等於2加上它的子目錄總數（含隱藏目錄）。 七、軟連結 除了永久連結以外，還有一種特殊情況。 檔案A和檔案B的inode號碼雖然不一樣，但是檔案A的內容是檔案B的路徑。讀取檔案A時，系統會自動將訪問者導向檔案B。因此，無論開啟哪一個檔案，最終讀取的都是檔案B。這時，檔案A就稱為檔案B的"軟連結"（soft link）或者"符號連結（symbolic link）。 這意味著，檔案A依賴於檔案B而存在，如果刪除了檔案B，開啟檔案A就會報錯："No such file or directory"。這是軟連結與永久連結最大的不同：檔案A指向檔案B的檔案名稱，而不是檔案B的inode號碼，檔案B的inode"連結數"不會因此發生變化。 ln -s命令可以建立軟連結。 　　ln -s 源文檔案或目錄 目標檔案或目錄 八、inode的特殊作用 由於inode號碼與檔案名稱分離，這種機制導致了一些Unix/Linux系統特有的現象。 　　1. 有時，檔案名稱包含特殊字元，無法正常刪除。這時，直接刪除inode節點，就能起到刪除檔案的作用。 　　2. 移動檔案或重新命名檔案，只是改變檔案名稱，不影響inode號碼。 　　3. 開啟一個檔案以後，系統就以inode號碼來識別這個檔案，不再考慮檔案名稱。因此，通常來說，系統無法從inode號碼得知檔案名稱。 第3點使得軟體更新變得簡單，可以在不關閉軟體的情況下進行更新，不需要重啟。因為系統通過inode號碼，識別運行中的檔案，不通過檔案名稱。更新的時候，新版檔案以同樣的檔案名稱，產生一個新的inode，不會影響到運行中的檔案。等到下一次運行這個軟體的時候，檔案名稱就自動指向新版檔案，舊版檔案的inode則被回收。 （完）