詳解Linux索引節(jié)點(diǎn)inode

1.inode簡介

理解inode，要從文件儲存說起。文件儲存在硬盤上，硬盤的最小存儲單位叫做”扇區(qū)”（Sector）。每個扇區(qū)儲存512字節(jié)（相當(dāng)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”，是文件存取的最小單位?！眽K”的大小，最常見的是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儲存文件的元信息，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，中文譯名為”索引節(jié)點(diǎn)” 。

2.inode包含內(nèi)容

Linux中目錄的數(shù)據(jù)塊中的每一項(xiàng)中都包含了文件名和其對應(yīng)的inode。inode記錄了文件的屬性以及該文件實(shí)際存儲位置，即數(shù)據(jù)塊號（block number），每一個block（常見大小4KB），通過inode可以實(shí)現(xiàn)文件的查找定位。inode是Linux中的，Unix中是vnode。基本上，inode包含的信息至少有如下這些：

（1）文件的類型
（2）文件訪問權(quán)限；
（3）文件的所有者與組；
（4）文件的大小；
（5）鏈接數(shù)，即指向該inode的文件名總數(shù)；
（6）文件的狀態(tài)改變時間（ctime）、最近訪問時間（atime）和最近修改時間（mtime）；
（7）文件特殊屬性，SUID、SGID和SBIT；
（8）文件內(nèi)容的真正指向（pointer）。

可以用stat命令，查看某個文件的inode信息。

3.inode特點(diǎn)

inode的數(shù)量與大小在磁盤格式化的時候就已經(jīng)固定了，inode的特點(diǎn)有：

（1）每一個inode的大小均固定為128B?？梢酝ㄟ^命令dumpe2fs來顯示ext2/ext3/ext4文件系統(tǒng)信息。

$ dumpe2fs -h /dev/sda1 | grep "Inode size"
dumpe2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Inode size:      128

（2）每個文件都只占用一個inode。因此，文件系統(tǒng)能夠建立的文件數(shù)量與inode數(shù)量有關(guān)。系統(tǒng)讀取檔案時需要先找到inode，并分析inode所記錄的權(quán)限與用戶是否符合，若符合才能夠開始實(shí)際讀取block的內(nèi)容。

4.操作系統(tǒng)讀取磁盤文件的流程

操作系統(tǒng)讀取磁盤文件的流程是這樣的：

（1）根據(jù)給定的文件的所在目錄，獲取該目錄的數(shù)據(jù)實(shí)體，根據(jù)數(shù)據(jù)實(shí)體中的數(shù)據(jù)項(xiàng)，找到對應(yīng)文件的inode；
（2）根據(jù)文件inode，找到inodeTable；
（3）根據(jù)inodeTable中的對應(yīng)關(guān)系，找到對應(yīng)的block；
（4）讀取文件。

系統(tǒng)讀取磁盤文件流程示意圖如下：

舉例來說，如果想要讀取/etc/passwd文件，讀取流程如下：

（1）獲取根目錄/的inode。透過掛載點(diǎn)的信息找到根目錄的inode號為2；

ll -di /
2 dr-xr-xr-x 19 root root 4096 Feb 14 09:32 /

（2）根據(jù)根目錄的inode，找到根目錄的數(shù)據(jù)實(shí)體block，可以理解為一個文件到inode號的映射表，找到目錄etc的inode號；

ll -di /etc
786433 drwxr-xr-x 98 root root 12288 Feb 13 17:18 /etc

（3）根據(jù)目錄etc的inode號，讀取目錄etc的數(shù)據(jù)實(shí)體block，并找到文件passwd的inode號；

ll -i /etc/passwd
787795 -rw-r--r-- 1 root root 1552 Jan 4 14:56 /etc/passwd

（4）根據(jù)/etc/passwd文件的inode號，即可獲取/etc/passwd文件的數(shù)據(jù)實(shí)體block，完成文件的讀取。

5.inode的諸多優(yōu)點(diǎn)

（1）對于有些無法刪除的文件可以通過刪除inode節(jié)點(diǎn)來刪除；
（2）移動或者重命名文件，只是改變了目錄下的文件名到inode的映射，并不需要實(shí)際對硬盤操作；
（3）刪除文件的時候，只需要刪除inode，不需要實(shí)際清空那塊硬盤，只需要在下次寫入的時候覆蓋即可（這也是為什么刪除了數(shù)據(jù)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)的原因之一）；
（4）打開一個文件后，只需要通過inode來識別文件。

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