深入理解inode结构,帮助理解硬链接与软链接,(转载)

一、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,每个扇区存储512字节。
操作系统读取硬盘的时候,不会一个个扇区地读取,这样效率太低,而是一次性连续读取多个扇区,
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。
文件数据都储存在"块"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。
二:inode的内容
inode包含文件的原信息,具体来说有以下内容:
文件的字节数
文件拥有者的User ID
文件的Group ID
文件的读、写、执行权限
文件的时间戳,共有三个:ctime指的是inode上一次变动的时间,mtime指文件内容上一次变动的时间,
atime指文件上一次打开的时间
链接数,即有多少文件名指向这个inode
文件数据block的位置
stat example.txt
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。
三、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,在格式化时就给定,
一般是每1KB或每2KB就设置一个inode。假定在一块1GB的硬盘中,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df命令。df -i
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。
四、inode号码
每个inode都有一个号码,操作系统用inode号码来识别不同的文件。
这里要注意:unix/linux系统内部不使用文件名,而使用inode号码来识别文件,对于系统来说,文件名
只是inode号码便于识别的名称或者绰号。
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成三步:首先,系统找到这个文件名对应的
inode号码,其次通过inode号码,获取Inode信息,最后根据inode信息,找到文件数据所在的block,读出数据。
使用ls -i example.txt可以看到文件名对应的Inode号码
五: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,以及该文件名对应的inode号码。
ls /etc命令只列出目录文件中的所有文件名
ls -i /etc命令列出整个目录文件,即文件名和inode号码
如果要查看文件的详细信息,就必须根据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。
理解了上面这些知识,就能理解目录的权限,目录文件的读权限和写权限都是针对目录文件本身,
由于目录文件内只有文件名和inode号码,所有如果只有读权限,只能获取文件名,无法获取其他信息,因为其他信息
都存储在inode节点中,而读取Inode节点内的信息需要目录文件的执行权限
六、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,多个文件名指向同一个inode号码。
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。这种情况就被称为"硬链接"(hard link)。
ln命令可以创建硬链接:ln 源文件 目标文件(注意对文件内容修改会影响所有文件名)
运行上面这条命令以后,源文件与目标文件的inode号码相同,都指向同一个inode。
inode信息中有一项叫做"链接数",记录指向该inode的文件名总数,这时就会增加1。
反过来,删除一个文件名,就会使得inode节点中的"链接数"减1。
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block区域。
这里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号码就是当前目录的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)。
七、软链接
除了硬链接以外,还有一种特殊情况。
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"不会因此发生变化。
ln -s 源文文件或目录 目标文件或目录

注:之前有人类比linux下的硬链接与软链接相当于拷贝和快捷方式,很明显这种理解是错误的。奉劝各位不要去类比,操作

系统都不同去类比没有意义。
八、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。
1. 有时,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。
2. 移动文件或重命名文件,只是改变文件名,不影响inode号码。
3. 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3点使得软件更新变得简单,可以在不关闭软件的情况下进行更新,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文件,旧版文件的inode则被回收。

原文链接:http://www.ruanyifeng.com/blog/2011/12/inode.html

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转载自blog.csdn.net/wWX336815/article/details/84842147
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