linux 的文件软链接隐藏,Linux inode及硬链接软链接详解
Linux inode及硬鏈接軟鏈接詳解
York???2020 年 09 月 28 日
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操作系統的文件數據除了實際內容之外，通常含有非常多的屬性，例如 `Linux`操作系統的文件權限與文件屬性。文件系統通常會將這兩部分內容分別存放在 `inode`和 `block`中。
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# inode 和 block 概述
文件是存儲在硬盤上的，硬盤的最小存儲單位叫做扇區 `sector`，每個扇區存儲 `512字節`。操作系統讀取硬盤的時候，不會一個個扇區地讀取，這樣效率太低，而是一次性連續讀取多個扇區，即一次性讀取一個塊 `block`。這種由多個扇區組成的塊，是文件存取的最小單位。塊的大小，最常見的是 `4KB`，即連續八個 `sector`組成一個 `block`。
文件數據存儲在塊中，那么還必須找到一個地方存儲文件的元信息，比如文件的創建者、文件的創建日期、文件的大小等等。這種存儲文件元信息的區域就叫做 `inode`，中文譯名為 `索引節點`，也叫 `i節點`。因此，一個文件必須占用一個 `inode`，但至少占用一個 `block`。
* 元信息 → inode
* 數據 → block
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# inode 內容
`inode`包含很多的文件元信息，但不包含文件名，例如：字節數、屬主 `UserID`、屬組 `GroupID`、讀寫執行權限、時間戳等。
而文件名存放在目錄當中，但 `Linux`系統內部不使用文件名，而是使用 `inode號碼`識別文件。對于系統來說文件名只是 `inode號碼`便于識別的別稱。
## stat
* 查看`inode`信息
```shell
[root@localhost ~]# echo "this is test file" > test.txt
```
```shell
[root@localhost ~]# stat test.txt
File: ‘test.txt’
Size: 18 Blocks: 8 IO Block: 4096 regular file
Device: fd00h/64768d Inode: 33574994 Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--) Uid: ( 0/ root) Gid: ( 0/ root)
Context: unconfined_u:object_r:admin_home_t:s0
Access: 2019-08-28 19:55:05.920240744 +0800
Modify: 2019-08-28 19:55:05.920240744 +0800
Change: 2019-08-28 19:55:05.920240744 +0800
Birth: -
```
三個主要的時間屬性：
`ctime`：`change time`是最后一次改變文件或目錄(屬性)的時間，例如執行 `chmod`，`chown`等命令。
`atime`：`access time`是最后一次訪問文件或目錄的時間。
`mtime`：`modify time`是最后一次修改文件或目錄(內容)的時間。
## file
* 查看文件類型
```shell
[root@localhost ~]# file test
test: directory
[root@localhost ~]# file test.txt
test.txt: ASCII text
```
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# inode 號碼
表面上，用戶通過文件名打開文件，實際上，系統內部將這個過程分為三步：
1.系統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 `inode`信息，找到文件數據所在的 `block`，并讀出數據。
其實系統還要根據 `inode`信息，看用戶是否具有訪問的權限，有就指向對應的數據 `block`，沒有就返回權限拒絕。
## ls -i
* 直接查看文件`i節點號`，也可以通過`stat`查看文件`inode信息`查看`i節點號`。
```shell
[root@localhost ~]# ls -i
33574991 anaconda-ks.cfg 2086 test 33574994 test.txt
```
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# inode 大小
`inode`也會消耗硬盤空間，所以格式化的時候，操作系統自動將硬盤分成兩個區域。一個是數據區，存放文件數據；另一個是 `inode`區，存放 `inode`所包含的信息。每個 `inode`的大小，一般是 `128`字節或 `256`字節。通常情況下不需要關注單個 `inode`的大小，而是需要重點關注 `inode`總數。`inode`總數在格式化的時候就確定了。
## df -i
* 查看硬盤分區的`inode總數`和`已使用`情況
```shell
[root@localhost ~]# df -i
Filesystem Inodes IUsed IFree IUse% Mounted on
/dev/mapper/centos-root 8910848 26029 8884819 1% /
devtmpfs 230602 384 230218 1% /dev
tmpfs 233378 1 233377 1% /dev/shm
tmpfs 233378 487 232891 1% /run
tmpfs 233378 16 233362 1% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1 524288 328 523960 1% /boot
tmpfs 233378 1 233377 1% /run/user/0
```
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# 特有現象
由于 `inode`號碼與文件名分離，導致一些 `Unix/Linux`系統具備以下幾種特有的現象。
1.文件名包含特殊字符，可能無法正常刪除。這時直接刪除 `inode`，能夠起到刪除文件的作用；
```shell
find ./* -inum 節點號 -delete
```
2.移動文件或重命名文件，只是改變文件名，不影響 `inode`號碼；
3.打開一個文件以后，系統就以 `inode`號碼來識別這個文件，不再考慮文件名。
這種情況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，文件名就自動指向新版文件，舊版文件的 `inode`則被回收。
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# inode 耗盡故障
由于硬盤分區的 `inode`總數在格式化后就已經固定，而每個文件必須有一個 `inode`，因此就有可能發生 `inode`節點用光，但硬盤空間還剩不少，卻無法創建新文件。同時這也是一種攻擊的方式，所以一些公用的文件系統就要做磁盤限額，以防止影響到系統的正常運行。
至于修復，很簡單，只要找出哪些大量占用 `i節點`的文件刪除就可以了。
**demo**:
1.先準備一個比較小的硬盤分區 `/dev/sdb1`，并格式化掛載，這里掛載到了 `/data`目錄下。
```shell
[root@localhost ~]# df -hT /data/
Filesystem Type Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/sdb1 xfs 29M 1.8M 27M 6% /data
```
2.先測試可以正常創建文件。
```shell
[root@localhost ~]# touch /data/test{1..5}.txt
[root@localhost ~]# ls /data/
test1.txt test2.txt test3.txt test4.txt test5.txt
```
3.查看i節點的使用情況。
```shell
[root@localhost ~]# df -i /data/
Filesystem Inodes IUsed IFree IUse% Mounted on
/dev/sdb1 16384 8 16376 1% /data
```
4.編寫一個測試程序，創建大量空文件，用于耗盡此分區中的 `i節點`數。
```shell
[root@localhost ~]# vim killinode.sh
#!/bin/bash
i=1
while [ i -le 16376 ]
do
touch /data/filei
let i++
done
```
5.運行測試程序，結束后查看 `i節點`占用情況，磁盤分區空間使用情況。
```shell
[root@localhost ~]# sh killinode.sh
[root@localhost ~]# df -i /data/
Filesystem Inodes IUsed IFree IUse% Mounted on
/dev/sdb1 16384 16384 0 100% /data
[root@localhost ~]# df -hT /data/
Filesystem Type Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/sdb1 xfs 29M 11M 19M 36% /data
```
6.雖然還有很多剩余空間，但是i節點耗盡了，也無法創建創建新文件，這就是 `i節點`耗盡故障。
```shell
[root@localhost ~]# touch /data/newfile.txt
touch: cannot touch ‘/data/newfile.txt’: No space left on device
```
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# 硬鏈接與軟鏈接
## 硬鏈接
通過文件系統的 `inode`鏈接來產生的新的文件名，而不是產生新的文件，稱為硬鏈接。
一般情況下，每個 `inode`號碼對應一個文件名，但是 `Linux`允許多個文件名指向同一個 `inode`號碼。意味著可以使用不同的文件名訪問相同的內容。
```shell
ln 源文件 目標
```
運行該命令以后，源文件與目標文件的 `inode`號碼相同，都指向同一個 `inode`。`inode`信息中的鏈接數這時就會增加 `1`。
當一個文件擁有多個硬鏈接時，對文件內容修改，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。刪除一個文件名，只會使得 `inode`中的鏈接數減 `1`。
需要注意的是不能對目錄做硬鏈接。
通過 `mkdir`命令創建一個新目錄，其硬鏈接數應該有 `2`個，因為常見的目錄本身為 `1`個硬鏈接，而目錄下面的隱藏目錄 `.(點號)`是該目錄的又一個硬鏈接，也算是 `1`個連接數。
## 軟鏈接
類似于Windows的快捷方式功能的文件，可以快速連接到目標文件或目錄，稱為軟鏈接。
```shell
ln -s 源文件或目錄 目標文件或目錄
```
軟鏈接就是再創建一個獨立的文件，而這個文件會讓數據的讀取指向它連接的那個文件的文件名。例如，文件 `A`和文件 `B`的 `inode`號碼雖然不一樣，但是文件 `A`的內容是文件 `B`的路徑。讀取文件 `A`時，系統會自動將訪問者導向文件 `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。這是軟鏈接與硬鏈接最大的不同：文件 `A`指向文件 `B`的文件名，而不是文件 `B`的 `inode`號碼，文件 `B`的 `inode`鏈接數不會因此發生變化。
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的linux 的文件软链接隐藏,Linux inode及硬链接软链接详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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