Linux inode 学习.docx
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Linuxinode学习
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gzxx2007sddx
2014-03-17 | 阅：
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在Linux文件系统中，很多人对Inode都不太明白，今天我就和大家一起来分享一下我对Inode的认识，如果有理解错误的地方，请大家多多批评指点。
先看看Inode的结构图
再来了解一下文件系统如何存取文件的
1、根据文件名，通过Directory里的对应关系，找到文件对应的Inodenumber
2、再根据Inodenumber读取到文件的Inodetable
3、再根据Inodetable中的Pointer读取到相应的Blocks
这里有一个重要的内容，就是Directory，他不是我们通常说的目录，而是一个列表，记录了一个文件/目录名称对应的Inodenumber。
如下图
Directory:
Adirectoryisamappingbetweenthehumannameforthefileandthecomputer'sinodenumber.
所以说，这个Directory不是文件，我们可以看作是文件系统中的一个属性，只是用来关键文件名与Inodenumber。
这个一定要理解好，否则后面关于硬链接的内容，就不容易理解了。
我在一天一点学习Linux之文件与目录权限的基本概念中讲到
第二栏表示的是有多少文件连接到inode
如果是一个文件，此时这一字段表示这个文件所具有的硬链接数，
如果是一个目录，则此字段表示该目录所含子目录的个数。
现在是不是容易理解了？
如果你还不是很明白，那么下面我们就再通过实例让大家明白。
我们以RHEL6系统为例
在根目录下创建一个test目录，我们进入此目录，进行操作。
[root@yufeitest]#pwd
/test
[root@yufeitest]#touchtestfile
[root@yufeitest]#mkdirtestdir
创建实验文件和目录
[root@yufeitest]#ls-li
total4
977drwxr-xr-x.2rootroot4096Apr 516:
48testdir
976-rw-r--r--.1rootroot 0Apr 516:
47testfile
查看到文件与目录的Inode和inodecount分别为
977<----->2<----->testdir
976<----->1<----->testfile
现在目录的链接数为2，文件的链接数为1。
为什么会这样呢？
其实很好理解。
对于目录而言，每个目录里面肯定会有两个特殊目录，那就是.和..这两个目录，我们前面的课程中也讲到，.表示当前的目录，而..则是表示上层目录。
我们也知道，在Linux系统中，是从根来开始查找的，要想找到某个目录，必需要先找到他的上层目录，所以说，空目录（严格的来说，不能叫空目录）是有两个链接到相应的Inodenumber的。
作为文件很明显，他只有一个链接到相应的Inodenumber。
也不用多说，
下面我们就来看看这个链接数是如何改变的。
继续上面的操作
[root@yufeitest]#lntestfiletestfile.hard
[root@yufeitest]#ln-stestfiletestfile.soft
对testfile建立一个硬链接和一个软链接
[root@yufeitest]#ls-il
total4
977drwxr-xr-x.2rootroot4096Apr 516:
48testdir
976-rw-r--r--.2rootroot 0Apr 516:
47testfile
976-rw-r--r--.2rootroot 0Apr 516:
47testfile.hard
978lrwxrwxrwx.1rootroot 8Apr 517:
03testfile.soft->testfile
再查看文件和目录的属性，我们就发现：
创建一个硬链接后，testfile的inodecount增加了一个。
而且testfile和testfile.hard这两个的Inodenumber是一样的。
这个硬链接就是重新创建了一个文件名对应到原文件的Inode。
实质就是在Directory中增加了一个新的对应关系。
通过这个例子，你是不是更清楚了，这个Inodecount的含义了。
他就是指，一个Inode对应了多少个文件名。
下面我们再来看看硬链接的其他特点
[root@yufei~]#watch-n1"df-i;df"
Every1.0s:
df-i;df TueApr 521:
52:
532011
Filesystem Inodes IUsed IFreeIUse%Mountedon
/dev/sda1 960992 105415 855577 11%/
tmpfs 63946 1 63945 1%/dev/shm
Filesystem 1K-blocks UsedAvailableUse%Mountedon
/dev/sda1 15118728 2747612 11603116 20%/
tmpfs 255784 0 255784 0%/dev/shm
用上面的命令可以实时查看系统中所剩的block和inode的变化数量。
建议大家不要用deumpe2fs和tune2fs这两个命令，如果使用他们来查看的话，将会很郁闷——你会发现，你无论怎么创建文件或对文件写入内容，Inode和block的值都不会变，除非你每操作一次，重新启动一次系统，而用了上面的命令，就是第秒钟监视他们的变化情况。
关于df的命令使用，大家可以自行查看帮助进行学习。
当然还有du这个命令，他们都和文件系统有关。
我们再来创建一个硬链接
[root@yufeitest]#ls-li
total4
977drwxr-xr-x.2rootroot4096Apr 516:
48testdir
976-rw-r--r--.2rootroot 0Apr 516:
47testfile
976-rw-r--r--.2rootroot 0Apr 516:
47testfile.hard
978lrwxrwxrwx.1rootroot 8Apr 517:
03testfile.soft->testfile
[root@yufeitest]#lntestfiletestfile.hard1
[root@yufeitest]#ls-li
total4
977drwxr-xr-x.2rootroot4096Apr 516:
48testdir
976-rw-r--r--.3rootroot 0Apr 516:
47testfile
976-rw-r--r--.3rootroot 0Apr 516:
47testfile.hard
976-rw-r--r--.3rootroot 0Apr 516:
47testfile.hard1
978lrwxrwxrwx.1rootroot 8Apr 517:
03testfile.soft->testfile
可以再观察一下Inodecount和Inodenumber的对应关系。
下面再看看inodes和blocks的变化
[root@yufei~]#watch-n1"df-i;df"
Every1.0s:
df-i;df TueApr 521:
53:
382011
Filesystem Inodes IUsed IFreeIUse%Mountedon
/dev/sda1 960992 105415 855577 11%/
tmpfs 63946 1 63945 1%/dev/shm
Filesystem 1K-blocks UsedAvailableUse%Mountedon
/dev/sda1 15118728 2747612 11603116 20%/
tmpfs 255784 0 255784 0%/dev/shm
我们发现，inodes和blocks是没有减少的，所以说，硬链接是不会占用磁盘的空间的。
如果说删除硬链接的话，就会改变Inodecount的数量。
硬链接还有其他的两个特性：
不能跨Filesystem也不能link目录。
下面再来看看这个软链接
[root@yufeitest]#ls-iltestfile.softtestfile
976-rw-r--r--.3rootroot0Apr 521:
50testfile
978lrwxrwxrwx.1rootroot8Apr 521:
52testfile.soft->testfile
他的Inodenumber和原文件不一样。
而且大小也发生了变化。
可见，这个软链接是重新建立了一个文件，而文件是指向到原文件，而不是指向原Inode。
当然他会占用掉inode与block。
当我们删除了源文件后，链接文件不能独立存在，虽然仍保留文件名，但我们却不能查看软链接文件的内容了。
但软链接是可以跨文件系统，而且是可以链接目录。
他就相当于windows系统下的快捷方式一样。
通过这个特性，我们可以通过软链接解决某个分区inodeconut不足的问题（软链接到另一个inodecount足够多的分区）。
接下来，我们再来分析一下复制文件、移动文件和删除文件对inode的影响
[root@yufei~]#watch-n1"df-i;df"
Every1.0s:
df-i;df TueApr 521:
57:
382011
Filesystem Inodes IUsed IFreeIUse%Mountedon
/dev/sda1 960992 105415 855577 11%/
tmpfs 63946 1 63945 1%/dev/shm
Filesystem 1K-blocks UsedAvailableUse%Mountedon
/dev/sda1 15118728 2747612 11603116 20%/
tmpfs 255784 0 255784 0%/dev/shm
[root@yufeitest]#ls-li
total4
977drwxr-xr-x.2rootroot4096Apr 516:
48testdir
976-rw-r--r--.3rootroot 0Apr 518:
54testfile
976-rw-r--r--.3rootroot 0Apr 518:
54testfile.hard
976-rw-r--r--.3rootroot 0Apr 518:
54testfile.hard1
978lrwxrwxrwx.1rootroot 8Apr 517:
03testfile.soft->testfile
我们先记录以上的信息
先看复制文件的情况
[root@yufeitest]#cptestfiletestfile.cp
[root@yufeitest]#ls-li
976-rw-r--r--.3rootroot 0Apr 521:
50testfile
979-rw-r--r--.1rootroot 0Apr 521:
58testfile.cp
我们只对比这两个文件，发现Inodenumber不一样，我们再来看看inodes和blocks的剩余情况
Every1.0s:
df-i;df TueApr 522:
02:
492011
Filesystem Inodes IUsed IFreeIUse%Mountedon
/dev/sda1 960992 105416 855576 11%/
tmpfs 63946 1 63945 1%/dev/shm
Filesystem 1K-blocks UsedAvailableUse%Mountedon
/dev/sda1 15118728 2747620 11603108 20%/
tmpfs 255784 0 255784 0%/dev/shm
发现inodes减少了一个，而blocks也少了，这就说明，复制文件是创建文件，并占Inode和Block的。
文件创建过程是：
先查找一个空的Inode，写入新的Inodetable，创建Directory，对应文件名，向block中写入文件内容
关于移动文件和删除文件的实验，大家可以自己动手来实践吧。
我直接给出相应的说明。
移动文件，他分两种情况：
在同一个文件系统中移动文件时
创建一个新的文件名和Inode的对应关系（也就是在Directory中写入信息），然后在Directory中删除旧的信息，更新CTIME，其他的信息如Inode等等均无任何影响
在不同文件系统移动文件时
先查找一个空的Inode，写入新的Inodetable，创建Directory中的对应关系，向block中写入文件内容，同时还会更改CTIME。
删除文件
他实质上就是减少linkcount，当linkcount为0时，就表示这个Inode可以使用，并把Block标记为可以写,但并没有清除Block里面数据，除非是有新的数据需要用到这个block。
最后我们来做个总结：
1、一个Inode对应一个文件，而一个文件根据其大小，会占用多块blocks。
2、更为准确的来说，一个文件只对应一个Inode。
因为硬链接其实不是创建新文件，只是在Directory中写入了新的对应关系而已。
3、当我们删除文件的时候，只是把Inode标记为可用，文件在block中的内容是没有被清除的，只有在有新的文件需要占用block的时候，才会被覆盖。
附录：
kernel部分inode数据结构列表
、*
*索引节点对象由inode结构体表示，定义文件在linux/fs.h中
*/
structinode{
structhlist_node i_hash; /*哈希表*/
structlist_head i_list; /*索引节点链表*/
structlist_head i_dentry; /*目录项链表*/
unsignedlong i_ino; /*节点号*/
atomic_t i_count; /*引用记数*/
umode_t i_mode; /*访问权限控制*/
unsignedint i_nlink; /*硬链接数*/
uid_t i_uid; /*使用者id*/
gid_t i_gid; /*使用者id组*/
kdev_t i_rdev; /*实设备标识符*/
loff_t i_size; /*以字节为单位的文件大小*/
structtimespec i_atime; /*最后访问时间*/
structtimespec i_mtime; /*最后修改（modify）时间*/
structtimespec i_ctime; /*最后改变（change）时间*/
unsignedint i_blkbits; /*以位为单位的块大小*/
unsignedlong i_blksize; /*以字节为单位的块大小*/
unsignedlong i_version; /*版本号*/
unsignedlong i_blocks; /*文件的块数*/
unsignedshort i_bytes; /*使用的字节数*/
spinlock_t i_lock; /*自旋锁*/
structrw_semaphore i_alloc_sem; /*索引节点信号量*/
structinode_operations*i_op; /*索引节点操作表*/
structfile_operations *i_fop; /*默认的索引节点操作*/
structsuper_block *i_sb; /*相关的超级块*/
structfile_lock *i_flock; /*文件锁链表*/
structaddress_space *i_mapping; /*相关的地址映射*/
structaddress_space i_data; /*设备地址映射*/
structdquot *i_dquot[MAXQUOTAS];/*节点的磁盘限额*/
structlist_head i_devices; /*块设备链表*/
structpipe_inode_info *i_pipe; /*管道信息*/
structblock_device *i_bdev; /*块设备驱动*/
unsignedlong i_dnotify_mask; /*目录通知掩码*/
structdnotify_struct *i_dnotify; /*目录通知*/
unsignedlong i_state; /*状态标志*/
unsignedlong dirtied_when; /*首次修改时间*/
unsignedint i_flags; /*文件系统标志*/
unsignedchar i_sock; /*可能是个套接字吧*/
atomic_t i_writecount; /*写者记数*/
void *i_security; /*安全模块*/
__u32 i_generation; /*索引节点版本号*/
union{
void *generic_ip; /*文件特殊信息*/
}u;
};
/*
*索引节点的操作inode_operations定义在linux/
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