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如何理解linux的inode
内容导读
互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了如何理解linux的inode，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含11495字，纯文字阅读大概需要17分钟。
内容图文
??看了很多关于inode的资料，理解inode对于理解linux文件系统非常重要，并对于理解软硬链接及文件存储方式很有帮助，我结合了网上的资料及我自己学到的知识，总结了inode的一些基本知识，作为学习的笔记。
文件系统
??磁盘存储文件一盘是以扇区为单位，每个扇区为512字节，操作系统读取硬盘时不是一个一扇区读取，而是一次读取多个扇区，多个扇区划分成一个“块”（block），linux以块为单位存储数据，一般块的大小为4KB, 也就是8个扇区组成一个块。
??文件数据都存在块中，那么关于文件信息存储在哪里，比如文件权限访问和修改时间等，我们称为inode，就是专门存放文件的元数据信息，一个分区中如下结构图
??第一部分是引导扇区，负责加载内核；第二部分是superblock，存储inode/block的总量、使用和剩余量及文件系统的信息；第三部分是inode，存储文件的元数据和数据所在的block号；第四部分是block，存储文件的数据。
什么是inode
??inode(index node)是linux和unix文件系统的一基本概念，inode在传统的类unix文件系统如ext3或ext4, linux扩展文件系统如ext2或ext3维护这个inode数据：inode表，每一个linux文件或目录（技术角度本质上没有什么区别），每个对象在文件系统中用一个inode表示, 但什么是对像？每一个文件在linux中有下列的结构：
- 文件类型 （可执行，块设备等）
- 权限（读，写, 执行等）
- 所有者
- 所有组
- 文件尺寸
- 时间戳：文件访问，(inode)改变和修改时间（记住linux不会记录文件建立时间，这在linxu运维中经常被问的问题）
- 文件删除时间
- 链接数量（软链接/硬链接）
- 扩展属性（如immutable属性等)
- 访问控制列表（ACLs)
- 文件的位置的链接
- 其它的matedate属性
?? 注意inode不存文件名字只存内容，所有以上信息都存在一个inode中，简而言之，inode就是标识文件或目录属性，每一个inode都有一个唯一的inode号，也称为index number.
下图为引用网上一张图，Ext2文件系统的inode结构图，由此计算可得block大小为4k时的单个文件的最大容量为4T
??下图为文件系统的block、inode、目录项的指向情况：可以看到有两个目录项指向同一个inode，链接数会记录在inode中，只有当链接数为0时该文件才会被删除，也就是只有删除所有指向这个inode的文件名时才能删除文件
如何检查inode
??如果你想查看Ext文件系统中的inode, 可以使用一些命令查看其属性
- 显示文件数据信息
你可以使用stat显示inode数据在一个文件或目录中, 你需要指定文件或目录的名称#stat /etc/bashrc File: ‘/etc/bashrc’ Size: 2853 Blocks: 8 IO Block: 4096 regular file Device: 802h/2050d Inode: 3145765 Links: 1 Access: (0644/-rw-r--r--) Uid: ( 0/ root) Gid: ( 0/ root) Context: system_u:object_r:etc_t:s0 Access: 2019-05-19 15:21:20.360016057 +0800 Modify: 2018-10-31 03:48:10.000000000 +0800 Change: 2019-05-16 22:14:01.457994270 +0800 Birth: -这个stat输出告诉你文件时间戳，所有者，权限和存储位置等，文件的数据存储在磁盘的块中，在stat中都可显示出来。
你可以只显示出inode number加--format选项输出#stat --format=%i /etc/bashrc 3145765 -
显示出文件的index number
使用ls的-i选项可以显示出每个文件的inode number, 可以组合-l显示详细信息。#ls -il /etc total 1324 3146085 -rw-r--r--. 1 root root 16 May 16 22:16 adjtime 3145764 -rw-r--r--. 1 root root 1518 Jun 7 2013 aliases 3148068 -rw-r--r--. 1 root root 12288 May 16 22:17 aliases.db 3145741 drwxr-xr-x. 2 root root 4096 May 16 22:14 alternatives 3146180 -rw-------. 1 root root 541 Apr 11 2018 anacrontab 3145975 -rw-r--r--. 1 root root 55 Oct 30 2018 asound.conf 3148004 drwxr-x---. 3 root root 4096 May 16 22:14 audisp 3148009 drwxr-x---. 3 root root 4096 May 16 22:17 audit 3145794 drwxr-xr-x. 2 root root 4096 May 16 22:14 bash_completion.d 3145765 -rw-r--r--. 1 root root 2853 Oct 31 2018 bashrc 3146020 drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Oct 31 2018 binfmt.d 3145851 -rw-r--r--. 1 root root 38 Nov 23 21:16 centos-release第一列显示为inode number, 你可以显示出各别的文件的inode number
#ls -i /etc/bashrc 3145765 /etc/bashrc - 显示出inode空间信息
缺省情况下df只会描述磁盘的可用空间，你可以使用-i或--inodes选项列出inodes的可用空间#df -i Filesystem Inodes IUsed IFree IUse% Mounted on /dev/sda2 3276800 31335 3245465 1% / devtmpfs 252061 352 251709 1% /dev tmpfs 254731 1 254730 1% /dev/shm tmpfs 254731 591 254140 1% /run tmpfs 254731 16 254715 1% /sys/fs/cgroup /dev/sda1 65536 334 65202 1% /boot /dev/sda3 3276800 31 3276769 1% /data /dev/sr0 0 0 0 - /mnt/cdrom tmpfs 254731 1 254730 1% /run/user/0这个信息非常有用，如果你的分区如果有很多非常小的文件，这会耗尽可用的inode空间但磁盘空间没有满。
- 可以使用tune2fs -l命令列出所有关于inode的信息
#tune2fs -l /dev/sda1 | grep inode Filesystem features: has_journal ext_attr resize_inode dir_index filetype needs_recovery extent 64bit flex_bg sparse_super large_file huge_file uninit_bg dir_nlink extra_isize Free inodes: 65202 First inode: 11 Journal inode: 8 Journal backup: inode blocks
目录的inode结构
??如上所述，目录在linux中也是做一个文件来处理，目录是一个特别的文件，他是将文件名映射到inode number，也就目录条目或文件，当我们说目录包含文件或目录时，也就是说目录映射了这些目录和文件到它们的inode number, 这也说明为什么一个目录中不能有两个相同的名字，因为它不能映射一个名子到两个不同的inode number.
# ls -ld /data
drwxr-xr-x. 7 root root 4096 May 18 16:26 /data当一个文件映射到他的父目录时，那么它的最顶级目录（如/目录）如何的呢？/目录的inode number是固定的，永远是2#stat /
File: ‘/’
Size: 4096 Blocks: 8 IO Block: 4096 directory
Device: 802h/2050d Inode: 2 Links: 20
Access: (0555/dr-xr-xr-x) Uid: ( 0/ root) Gid: ( 0/ root)
Context: system_u:object_r:root_t:s0
Access: 2019-05-19 16:13:40.569926753 +0800
Modify: 2019-05-16 23:03:45.731938337 +0800
Change: 2019-05-16 23:03:45.731938337 +0800
Birth: -
#stat /boot
File: ‘/boot’
Size: 4096 Blocks: 8 IO Block: 4096 directory
Device: 801h/2049d Inode: 2 Links: 6
Access: (0555/dr-xr-xr-x) Uid: ( 0/ root) Gid: ( 0/ root)
Context: system_u:object_r:boot_t:s0
Access: 2019-05-19 15:50:37.520966086 +0800
Modify: 2019-05-16 22:17:31.300988303 +0800
Change: 2019-05-16 22:17:31.300988303 +0800
Birth: -文件的链接
??链接和index number，在权限和所有者之间的数字是链接数量，链接数是指链接到这个文件的硬链接数，链接分为两种类型，软链接和硬链接，-
软链接（或符号链接）
软链接是一个分开的文件，他的内容是指向一个链接的文件，建立一个软链接使用ln -s，当使用这个命令时第一个参数为原始文件，第二个为你想要创建的链接文件。#ln -s /home/bobbin/sync.sh filesync文件filesync是一个软链接到sync.sh文件，可以想像成一个快捷方式，便捷filesync文件就是编辑原始的文件，如果你移动或删除了原始文件，那么filesync文件将不会再可用。
使用ls -l命令可以显示出文件是软链接文件，第一个字母为l并且有一个指定符>指向原始文件。#ls -l filesync lrwxrwxrwx 1 root root 20 Apr 7 06:08 filesync -> /home/bobbin/sync.sh软链接的内容只是目标文件的名称，你可以看到软链接的权限完全打开的，因为权限不是它来管理的。
当你比较原始文件和软链接文件，它们有明显的区别#ls -il /home/bobbin/sync.sh filesync 258674 lrwxrwxrwx 1 root root 20 Apr 7 06:08 filesync -> /home/bobbin/sync.sh 517333 -rw-r----- 1 root root 5 Apr 7 06:09 /home/bobbin/sync.sh原始文件真接连接到inode, 但软链接指向它的名字，软链接文件很小它是参考引用文件名的字节数，因为没有其它信息可用在软链接文件中。
但注意在软链接建立时如果引用的是相于路径，那么要参考软链接文件位置的相于路径，不是参考原始文件的相对路径，否则你可以使用绝对路径。
列如我有目录：/data/test/test1, 原始文件为/date/1.sh， 将符号链接建立在/data/test/test1目录下，如果使用如下方法，产生的软链连将无法使用[root@centos7 data]# ln -s 1.sh test/test1/1link [root@centos7 data]# ll test/test1/1link lrwxrwxrwx. 1 root root 4 May 19 17:07 test/test1/1link -> 1.sh （会有红色闪烁表示不可用）正确的方法是：
[root@centos7 data]# ln -s ../../1.sh test/test1/2link [root@centos7 data]# ll test/test1/2link lrwxrwxrwx. 1 root root 10 May 19 17:11 test/test1/2link -> ../../1.sh- 硬链接
重要的理解就是inode number, 不是名字，一个硬链接是不同的名称但指向相同的inode number, 所以当你创建一个新的硬链接就相当于给inode增加了一个新的名字而已，[root@centos7 data]# ls -l 1.sh -rwx------. 2 root root 0 May 18 15:53 1.sh [root@centos7 data]# ln 1.sh test/test1/1hard [root@centos7 data]# ll test/test1/1hard -rwx------. 2 root root 0 May 18 15:53 test/test1/1hard让我们比较一下这两个文件：
[root@centos7 data]# ll -il 1.sh test/test1/1hard 15 -rwx------. 2 root root 0 May 18 15:53 1.sh 15 -rwx------. 2 root root 0 May 18 15:53 test/test1/1hard这两个文件没有什么区别，除了名字不一样，你也可以注意到硬链接和软链接不同，它不是一个特殊的文件，它们的inode number都是15，指向了同一个文件，并且可以看到链接数都为2，但硬链接有两个局性：
○ 目录不能做为硬链接，linux不充许这样维护循环目录树结构
○ 硬链接不能跨文件系统，也就是说不同的分区，两个文件必在同一个文件系统， 因为不同的文件系统有不同的独立的inode表，比如相同的inode number的两个文件在不同的文件系统上是两个完全不同的文件，列如我有/data 和/boot, 这两个分区文件系统，如果我建立硬链接时会提示如下：[root@centos7 data]# ln /boot/vmlinuz-3.10.0-957.el7.x86_64 /data/bootlinux ln: failed to create hard link ‘/data/bootlinux’ => ‘/boot/vmlinuz-3.10.0-957.el7.x86_64’: Invalid cross-device link关于目录的链接数
上面说了，目录不能做为硬链接，但同学们有没有注意到，当你列目录时，目录的链接数最小是2，有的大于2。
[root@centos7 data]# ll -id /data
2 drwxr-xr-x. 8 root root 4096 May 19 18:07 /data
因为在目录创建时本身下会自动创建有一个.和..的代表目录本身和上级目录。[root@centos7 data]# ls -al /data total 2344 drwxr-xr-x. 8 root root 4096 May 19 18:07 . dr-xr-xr-x. 20 root root 4096 May 16 23:03 ..
- 硬链接
如何在linux中查找硬链接
你可以检索所有的文件名指向的inode number, 意思是你可以检索硬链接，因为它是指向相同内容（inode)，你可以使用find带有-inum参数[root@centos7 data]# find / -inum 15
/sys/fs/selinux/checkreqprot
/sys/devices/platform/power
/sys/kernel/debug/boot_params/data
/data/1.sh
/data/test/test1/1hard
/boot/grub/splash.xpm.gz
/lib64注意你要分清文件系统，不是同一个文件系统的文件是完全不同的文件，虽然inode number相同。linux中与inode相关的操作
大多数的操作，如copy, 执行影响实际链接的文件（但mv,rm将会删除或移动软链接本身）
1. copy文件
当你copy一个文件，一个新的inode也会建立， [root@centos7 data]# cp test/test1/2link test
[root@centos7 data]# ll -il 1.sh test/2link
15 -rwx------. 2 root root 0 May 18 15:53 1.sh
917513 -rwx------. 1 root root 0 May 19 17:47 test/2link2link是1.sh的软链接文件，可见新的文件建立了自己的inode number
2. mv文件
当移动跨文件系统的文件时，也就是跨分区时，mv执行相当于cp命令，只是源文件是被删除的，但是当移动一个文件在同一个文件系统时，文件的inode number不会改变，只有目录下的inode映射会改变，实际的数据在硬盘上并没有移动 [root@centos7 data]# ls -il samlefile.txt
18 -rw-r--r--. 1 root root 0 May 19 17:58 samlefile.txt
[root@centos7 data]# mv samlefile.txt test
[root@centos7 data]# ls -il test/samlefile.txt
18 -rw-r--r--. 1 root root 0 May 19 17:58 test/samlefile.txt3. 删除文件
当执行rm时，第一步检查文件的链接数，如果链接数大于1，然后只是删除目录下的一条记录，并将链接数减1，数据仍然存在，inode也不受影响。但当链接数为1时，那么inode也会被删除， inode number变为可用，数据块占用的空间将会被划为可用空间块列表。[root@centos7 data]# ls -il samplefile.txt samplefile_hardlink.txt
21 -rw-r--r--. 2 root root 15 May 19 18:06 samplefile_hardlink.txt
21 -rw-r--r--. 2 root root 15 May 19 18:06 samplefile.txt
[root@centos7 data]# rm samplefile_hardlink.txt
[root@centos7 data]# ls -il samplefile.txt
21 -rw-r--r--. 1 root root 15 May 19 18:06 samplefile.txt你可以看到inode number减少为1结论
??每一个linux文件都有一个inode， 并且inode包含文件的所有属性，但不是文件名称，软链接是指向原如文件的快捷方式，硬链接就像一个文件的复本，原文件和硬链接文件没什么不同，他们指定相同的inode.内容总结
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