文件儲存在硬盤上,硬盤的小存儲單位叫做“扇區(qū)”。每個扇區(qū)儲存512字節(jié)(相當于0.5KB)操作系統(tǒng)讀取硬盤的時候,不會一個個扇區(qū)地讀取,這樣效率太低,而是一次性連續(xù)讀取多個扇區(qū),即一次性讀取一個“塊”(block)。這種由多個扇區(qū)組成的“塊”,是文件存取的小單位。“塊”的大小,常見的是4KB,即連續(xù)八個sector組成一個block
文件數(shù)據(jù)都儲存在“塊”中,那么很顯然,我們還必須找到一個地方存儲文件的元信息,比如文件的創(chuàng)建者、文件的創(chuàng)建日期、文件的大小等等。這種儲存文件元信息的區(qū)域就叫做inode,“索引節(jié)點”
inode的內(nèi)容:
inode包含文件的元信息(文件的字節(jié)數(shù);擁有者user id,;Group ID ;文件的讀、寫、執(zhí)行權限;文件的時間戳,共用三個:ctime指inode上一次變動的時間,mtime指文件內(nèi)容上一次變動的時間,atime指文件上一次打開的時間; 鏈接數(shù);文件數(shù)據(jù)block的位置)
通過stat命令查看某個文件的inode信息:
總之。除了文件名以外的所有文件信息,都存在inode之中。
inode的大小
inode也會消耗硬盤空間,所以硬盤格式化的時候,操作系統(tǒng)自動將硬盤分成兩個區(qū)域。一個是數(shù)據(jù)區(qū),存放文件數(shù)據(jù);另一個是inode區(qū)(inode table),存放inode所包含的信息。每個inode節(jié)點的大小,一般是128字節(jié)或256字節(jié)。inode節(jié)點的總數(shù),在格式化時就給定,一般是每1KB或每2KB就設置一個inode。假定在一塊1GB的硬盤中,每個inode節(jié)點的大小為128字節(jié),每1kb就設置一個inode,那么inode table的大小就會達到128MB,占整塊硬盤的12.8%
命令df 來查看每個硬盤分區(qū)的inode總數(shù)和已經(jīng)使用的數(shù)量
df -i
使用 命令 sudo dumpe2fs -h /dev/sda1 | grep "Inode size" 來查看每個inode節(jié)點的大小
由于每個文件都必須有一個inode,因此有可能發(fā)生inode已經(jīng)用光,但是硬盤還未存滿的情況,這時,就無法在硬盤上創(chuàng)建新文件。
inode號碼
每個inode都有一個號碼,操作系統(tǒng)用inode號碼來識別不同的文件。
在Unix/linux系統(tǒng)內(nèi)部不使用文件名,而使用inode號碼來識別文件。對于系統(tǒng)來說,文件名只是inode號碼便于識別的別稱或者綽號。表面上,用戶通過文件名,打開文件。實際上,系統(tǒng)內(nèi)部這個過程分成三步:1.系統(tǒng)找到這個文件名對應的inode號碼:2.通過inode號碼,獲取inode信息;3.根據(jù)inode信息找到文件數(shù)據(jù)所在block,讀出數(shù)據(jù)。
使用ls -i 命令查看文件名對應的inode號碼
目錄文件:
在Unix/Linux系統(tǒng)中,目錄(directory)也是一種文件。打開目錄,實際上就是打開目錄文件。目錄文件的結構非常簡單,就是一系列目錄項(dirent)的列表。每個目錄項,由兩部分組成:所包含文件的文件名,以及該文件名對應的inode號碼
ls -i 命令列出整個目錄文件,即文件名和inode號碼:
硬鏈接:
一般情況下,文件名和inode號碼是“一一對應”關系,每個inode號碼對應一個文件名。但是,Unix/Linux系統(tǒng)允許,多個文件名指向同一個inode號碼。這意味著,可以用不同的文件名訪問同樣的內(nèi)容。對文件內(nèi)容進行修改,會影響到所有文件名;但是刪除一個文件名,不影響另一個文件名的訪問。這種情況就被稱為“硬鏈接”(hard link)
ln 源文件 目標文件
運行上面的這條命令之后,源文件與目標文件的inode號碼相同,都指向同一inode。inode信息中有一項叫做“鏈接數(shù)”,記錄指向該inode的文件名總數(shù),這時就會增加1.反過來,刪除一個文件名,就會使得inode節(jié)點中的“鏈接數(shù)”減一。當這個值減到0,表明沒有文件名指向這個inode,系統(tǒng)就會回收這個inode號碼,及其所對應block區(qū)域。
目錄文件的“鏈接數(shù)“。創(chuàng)建目錄時,默認會生成兩個目錄項:“."和".."。前者的inode號碼就是當前目錄的inode號碼,等同于當前目錄的“硬鏈接”;后者的inode號碼就是當前目錄的父目錄的inode號碼,等同于父目錄的“硬鏈接”。所以,任何一個目錄的“硬鏈接”總數(shù),總是等于2加上它的子目錄總數(shù)(含隱藏目錄),這里的2是父目錄對其的“硬鏈接”和當前目錄下的“硬鏈接”。
軟鏈接:
文件A和文件B的inode號碼雖然不一樣,但是文件A的內(nèi)容是文件B的路徑名(pathname)。讀取文件A時,系統(tǒng)會自動將訪問者導向文件B。因此,無論打開哪一個文件,終讀取的都是文件B。這時,文件A就稱為文件B的“軟鏈接”(soft link)或者“符號鏈接(symbolic link)
這意味著,文件A依賴于文件B而存在,如果刪除了文件B,打開文件A就會報錯:"NO such file or directory".這是軟鏈接與硬鏈接大的不同:文件
A指向文件B的文件名,而不是文件的inode號碼,文件B的inode“鏈接數(shù)”不會因此發(fā)生變化。
ln -s 命令可以創(chuàng)建軟鏈接
ln -s 源文件/目錄 目標文件/目錄
inode的特殊作用:
由于inode號碼與文件名分離,這種機制導致了一些linux系統(tǒng)特有的現(xiàn)象:
1.有時,文件名包含特殊字符,無法正常刪除。這時,直接刪除inode節(jié)點,就能起到刪除文件的作用。
2.移動文件或重名名文件,只是改變文件名,不影響inode號碼。copy文件的化會重新建立新inode占據(jù)內(nèi)容磁盤空間和inode磁盤空間
3.打開一個文件以后,系統(tǒng)就以inode號碼來識別這個文件,不再考慮文件名。因此,通常來說,系統(tǒng)無法從inode號碼得知文件名,這使得軟件更新變得簡單,可以在不關閉軟件的情況下進行更新,不需要重啟。因為系統(tǒng)通過inode號碼,識別運行中的文件,不通過文件名。更新的時候,新版文件以同樣的文件名,生成一個新的inode,不會影響到運行中的文件。等到下一次運行這個軟件的時候,文件就自動指向新版文件,舊版文件的inode則被回收。