Obtenga una comprensión profunda del sistema de archivos de Linux (explicación detallada del inodo y el bloque, 5 minutos para comprender el enlace duro y el enlace suave)

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Prefacio

• Cuando se trata de varias fallas en el sistema Linux, los síntomas de la falla son los más fáciles de encontrar, y la causa de esta falla es la clave para la solución final del problema.
• Familiarizarse con los archivos de registro comunes en el sistema Linux, comprender el análisis y las soluciones de fallas generales, ayudará al administrador a localizar rápidamente el punto de falla, "recetar el medicamento correcto" y resolver varios problemas del sistema a tiempo.
• Debido a la incertidumbre del fenómeno de falla, es mejor hacer una copia de seguridad antes de realizar algunas operaciones de falla simuladas.

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Uno, inodo y bloque

• En el nuevo sistema operativo, además del contenido real, los archivos generalmente contienen muchos atributos, como los permisos de archivo del sistema operativo Linux (rwx, r significa legible y accesible; w significa modificable y modificable; x significa ejecutable ) Y atributos de archivo (propietario, grupo, parámetros de tiempo, etc.)
• El sistema de archivos generalmente almacena estas dos partes en inodo y bloque respectivamente

1. Información general

• Los archivos se almacenan en el disco duro, la unidad de almacenamiento más pequeña del disco duro es "sector", cada sector almacena 512 bytes

1.1 bloque

• Generalmente, ocho sectores consecutivos forman un "bloque". Un bloque tiene un tamaño de 4K y es la unidad más pequeña de acceso a archivos
• Cuando el sistema operativo lee el disco duro, no lee un sector un sector a la vez, sino que lee varios sectores a la vez, es decir, un bloque a la vez.

1.2 Meta información

• Los datos del archivo incluyen datos reales y metainformación (similar a los atributos del archivo)
• La metainformación es información sobre información, que se utiliza para describir la estructura, la semántica, el propósito y el uso de la información, como el creador, la fecha de creación, el tamaño del archivo y los permisos del archivo.

1.3 inodo

• Los datos del archivo se almacenan en "bloques", también necesita encontrar un lugar para almacenar la metainformación del archivo
• Esta área se llama inodo, la traducción al chino es "nodo índice". Yo-nodo
• En resumen, un archivo debe ocupar un inodo y al menos un bloque

Contenido de la tienda	ubicación de almacenamiento
Meta informacion	inodo
datos	bloquear

2. Contenido de inodo

• Inode contiene mucha metainformación del archivo, pero no incluye el nombre del archivo
• Hay dos formas de ver la información del inodo correspondiente al nombre del archivo
  • ls -i nombre de archivo (solo se muestran el nombre y el tamaño del archivo)
  • nombre de archivo de estadísticas (más detallado)

[root@localhost ~]# touch zcy.txt
[root@localhost ~]# stat zcy.txt
  文件："zcy.txt"
  大小：0         	块：0          IO 块：4096   普通空文件
设备：802h/2050d	Inode：50331733    硬链接：1
权限：(0644/-rw-r--r--)  Uid：(    0/    root)   Gid：(    0/    root)
环境：unconfined_u:object_r:admin_home_t:s0
最近访问：2020-12-02 18:57:44.877383213 +0800
最近更改：2020-12-02 18:57:44.877383213 +0800
最近改动：2020-12-02 18:57:44.877383213 +0800
创建时间：-
[root@localhost ~]# ls -i zcy.txt
50331733 zcy.txt

• Los archivos del sistema Linux tienen tres atributos de tiempo principales (vea la imagen de arriba)
  • Accedido recientemente (Acceso): la última vez que se accedió al archivo o directorio
  • Recientemente cambiado (Modificar): la última vez que se modificó un archivo o directorio (contenido)
  • Cambios recientes (cambio): la última vez que se cambió un archivo o directorio (atributo)

3. La estructura del archivo de directorio

• Como se mencionó anteriormente, indo no contiene el nombre del archivo; el nombre del archivo se almacena en el directorio, y en el sistema Linx, todo es un archivo, por lo que el directorio también es una especie de archivo.
• La estructura del archivo del directorio es como se muestra a continuación

Nombre de archivo 1	inodo número 1
Nombre de archivo 2	inodo número 2
...	...

• Cada inodo tiene un número y el sistema operativo usa el número de inodo para identificar diferentes archivos
• El sistema Linux no usa el nombre del archivo, pero usa el número de inodo para identificar el archivo
• Para los usuarios, el nombre del archivo es solo un "alias" para una fácil identificación del número de inodo
• El nombre de archivo y el número de inodo están en una relación correspondiente, cada número de inodo corresponde a un nombre de archivo

Número 4.inode

• (Ejemplo) El usuario usa el nombre del archivo para abrir el archivo, pero habrá tres pasos en el sistema:
  • El sistema primero encontrará el número de inodo correspondiente al nombre del archivo
  • Luego obtenga la información de inodo a través del número de inodo para verificar si el usuario tiene permiso para acceder al archivo
  • Si es así, apuntará al bloque donde se encuentran los datos del archivo correspondiente según la información del inodo, leerá los datos y se los mostrará al usuario (si no, devolverá Permiso denegado, es decir, sin permiso)
• Estructura después de la partición del disco duro

nombre del archivo	→	Elemento de directorio	/	Bloque de directorio
Meta informacion	→	inodo	/	bloque de tabla de inodo
datos	→	bloquear	/	bloque de área de datos

4. El tamaño del inodo

• El inodo también consume espacio en el disco duro y el tamaño de cada inodo es generalmente de 128 bytes o 256 bytes.
• Al formatear, el sistema dividirá automáticamente el disco duro en dos áreas
  • Uno es el área de datos, que almacena datos de archivos.
  • La otra es el área de inodo, que almacena la información contenida en el inodo
• Normalmente, no es necesario prestar atención al tamaño de un solo inodo, sino al número total de inodos; el número total de inodos se da al formatear
• Ejecute "df -i" para ver el número total de inodos correspondientes a cada partición del disco duro y el número de inodos utilizados

[root@localhost ~]# df -i
文件系统          Inode 已用(I)  可用(I) 已用(I)% 挂载点
/dev/sda2      10485760  123414 10362346       2% /
devtmpfs         479491     379   479112       1% /dev
tmpfs            483163       1   483162       1% /dev/shm
tmpfs            483163     551   482612       1% /run
tmpfs            483163      16   483147       1% /sys/fs/cgroup
/dev/sda3       5242880     143  5242737       1% /home
/dev/sda1       3145728     328  3145400       1% /boot
tmpfs            483163       9   483154       1% /run/user/42
tmpfs            483163       1   483162       1% /run/user/0

• Dado que el número de inodo está separado del nombre del archivo, este mecanismo provoca los siguientes fenómenos únicos en el sistema Linux
  • Si el nombre del archivo contiene caracteres especiales, es posible que no se elimine normalmente. En este caso, debe eliminar el inodo directamente para eliminar el archivo.
  • Mover archivos o renombrar archivos solo cambiará el nombre del archivo y no afectará el número de inodo
  • Después de abrir un archivo, el sistema identificará el archivo por su número de inodo en lugar de considerar el nombre del archivo.
  • Después de que se modifiquen y guarden los datos del archivo, se generará un nuevo número de inodo
• Bajo este mecanismo, el software se puede actualizar sin apagar y no necesita ser reiniciado, porque el sistema usa el número de inodo para identificar el archivo en ejecución en lugar del nombre del archivo
  . De esta manera, al actualizar (al igual que está ingresando El proceso de edición con vim editor), la nueva versión del archivo generará un nuevo inodo con el mismo nombre de archivo, sin afectar el archivo en ejecución.Cuando
  el software se ejecute nuevamente (wq), el nombre del archivo apuntará a La nueva versión del archivo y el número de inodo de la versión anterior del archivo se recuperan al mismo tiempo (actualice el número de inodo)

Dos, enlace duro y enlace suave

• Hay dos tipos de archivos de enlace en Linux
  • Un archivo similar a la función de acceso directo de Windows, que se puede conectar rápidamente al archivo o directorio de destino. Esto se denomina enlace suave
  • La otra es generar el nombre del archivo a través del enlace de inodo del sistema de archivos en lugar de generar un nuevo archivo. Esto se denomina enlace duro

1. Enlace fijo

• Generalmente, el nombre del archivo y el número de inodo están en una relación correspondiente, y cada número de inodo corresponde a un nombre de archivo
• Sin embargo, el sistema Linux permite que varios nombres de archivo apunten al mismo número de inodo, lo que significa que se pueden usar diferentes nombres de archivo para acceder al mismo contenido.
• El comando "ln" puede crear un vínculo físico, el formato del comando es:

ln 源文件 目标

• Después de ejecutar este comando, el archivo de origen y el archivo de destino tienen el mismo número de inodo, y ambos apuntan a un inodo. El "número de enlaces" en la información del inodo aumentará en 1 en este momento.
• Cuando un archivo tiene varios vínculos físicos y luego modifica el contenido del archivo, afectará a todos los nombres de archivo, pero eliminar un nombre de archivo no afectará a otros nombres de archivo, eliminar un nombre de archivo solo hará que el número de inodo "Número de enlaces" menos uno
• Los enlaces físicos casi nunca se aplican en el entorno real y no se pueden crear enlaces físicos a directorios.
• Ejemplo:
  • Cree un nuevo archivo, compruébelo, puede ver el número de inodo y el número de enlaces
    
  • Ahora cree un enlace físico, puede ver que el número de inodo es el mismo y el número de enlaces aumenta en uno, se convierte en 2.
    
  • Eliminó el archivo de origen "xcf" y descubrió que los enlaces físicos no se vieron afectados, pero la cantidad de enlaces disminuyó en uno y volvió a cambiar a uno.
    

2. Enlace flexible

• Un enlace suave es para crear un archivo separado, y este archivo permitirá que la lectura de datos apunte al nombre del archivo al que está conectado.
• Por ejemplo:
  aunque los números de inodo del archivo A y del archivo B son diferentes, el contenido del archivo A es la ruta del
  archivo B. Al leer el archivo A, el sistema automáticamente dirigirá al visitante al archivo B.
  En este momento, el archivo A se llama archivo B "Enlace flexible" o "enlace simbólico"
• Esto significa que el archivo A depende del archivo B y existe. Si se elimina el archivo B, el archivo A comenzará a informar errores.
  Esta es la mayor diferencia entre el enlace flexible y el enlace físico: el archivo A apunta al nombre del archivo B, no al inodo Número, el inodo "número de enlaces" del archivo B no cambiará en consecuencia
• Formato para crear enlaces suaves:

ln -s 源文件或目录 目标文件或目录

• Ejemplo
  • Cree un nuevo archivo y cree un enlace suave para él.
    En este momento, se encuentra que el número de inodo ha cambiado y es obvio que el archivo de enlace suave es "xcf2-> xcf1" apuntando al archivo fuente
    
  • Elimine el archivo fuente xcf1 y descubra que xcf2 comienza a informar errores.
    

3. Resumen

/	Enlace suave	Enlace duro
inodo	Los archivos de origen de enlace suave y los archivos de enlace tienen diferentes números de inodo, que son dos archivos diferentes	El archivo de origen de enlace duro y el archivo de enlace comparten un número de inodo como un archivo con varios nombres de archivo, lo que indica que son el mismo archivo
Atributos de archivo	El enlace suave indica claramente que es un archivo vinculado	El enlace físico no está escrito y es esencialmente igual al archivo de origen
Establecimiento de sistemas de archivos cruzados	colocarse	no apoyo
Numero de enlaces	El número de enlaces suaves no aumentará y el tamaño del archivo será diferente (se puede entender como la relación entre el acceso directo y el archivo fuente correspondiente)	El enlace fijo muestra que el tamaño del archivo es el mismo que el del archivo de origen