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(tǒng)的文件數(shù)據(jù)除了實際內(nèi)容之外，通常含有非常多的屬性，例如 `Linux`操作系統(tǒng)的文件權(quán)限與文件屬性。文件系統(tǒng)通常會將這兩部分內(nèi)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(qū) `sector`，每個扇區(qū)存儲 `512字節(jié)`。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。塊的大小，最常見的是 `4KB`，即連續(xù)八個 `sector`組成一個 `block`。

文件數(shù)據(jù)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(chuàng)建者、文件的創(chuàng)建日期、文件的大小等等。這種存儲文件元信息的區(qū)域就叫做 `inode`，中文譯名為 `索引節(jié)點`，也叫 `i節(jié)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(shù)據(jù) → block

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# inode 內(nèi)容

`inode`包含很多的文件元信息，但不包含文件名，例如：字節(jié)數(shù)、屬主 `UserID`、屬組 `GroupID`、讀寫執(zhí)行權(quán)限、時間戳等。

而文件名存放在目錄當(dāng)中，但 `Linux`系統(tǒng)內(nèi)部不使用文件名，而是使用 `inode號碼`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。

## 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(zhí)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(nèi)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(tǒng)內(nèi)部將這個過程分為三步：

1.系統(tǒng)找到這個文件名對應(yīng)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)所在的 `block`，并讀出數(shù)據(jù)。

其實系統(tǒng)還要根據(jù) `inode`信息，看用戶是否具有訪問的權(quán)限，有就指向?qū)?yīng)的數(shù)據(jù) `block`，沒有就返回權(quán)限拒絕。

## ls -i

* 直接查看文件`i節(jié)點號`，也可以通過`stat`查看文件`inode信息`查看`i節(jié)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(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)，存放 `inode`所包含的信息。每個 `inode`的大小，一般是 `128`字節(jié)或 `256`字節(jié)。通常情況下不需要關(guān)注單個 `inode`的大小，而是需要重點關(guān)注 `inode`總數(shù)。`inode`總數(shù)在格式化的時候就確定了。

## df -i

* 查看硬盤分區(qū)的`inode總數(shù)`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(xiàn)象

由于 `inode`號碼與文件名分離，導(dǎo)致一些 `Unix/Linux`系統(tǒng)具備以下幾種特有的現(xiàn)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(jié)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(tǒng)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(guān)閉軟件的情況下進(jìn)行更新，不需要重啟。因為系統(tǒng)通過 `inode`號碼，識別運(yùn)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(yùn)行中的文件。等到下一次運(yùn)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(qū)的 `inode`總數(shù)在格式化后就已經(jīng)固定，而每個文件必須有一個 `inode`，因此就有可能發(fā)生 `inode`節(jié)點用光，但硬盤空間還剩不少，卻無法創(chuàng)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(tǒng)就要做磁盤限額，以防止影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

至于修復(fù)，很簡單，只要找出哪些大量占用 `i節(jié)點`的文件刪除就可以了。

**demo**:

1.先準(zhǔn)備一個比較小的硬盤分區(qū) `/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(chuàng)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(jié)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(chuàng)建大量空文件，用于耗盡此分區(qū)中的 `i節(jié)點`數(shù)。

```shell

[root@localhost ~]# vim killinode.sh

#!/bin/bash

i=1

while [ i -le 16376 ]

do

touch /data/filei

let i++

done

```

5.運(yùn)行測試程序，結(jié)束后查看 `i節(jié)點`占用情況，磁盤分區(qū)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(jié)點耗盡了，也無法創(chuàng)建創(chuàng)建新文件，這就是 `i節(jié)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(tǒng)的 `inode`鏈接來產(chǎn)生的新的文件名，而不是產(chǎn)生新的文件，稱為硬鏈接。

一般情況下，每個 `inode`號碼對應(yīng)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(nèi)容。

```shell

ln 源文件 目標(biāo)

```

運(yùn)行該命令以后，源文件與目標(biāo)文件的 `inode`號碼相同，都指向同一個 `inode`。`inode`信息中的鏈接數(shù)這時就會增加 `1`。

當(dāng)一個文件擁有多個硬鏈接時，對文件內(nèi)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(shù)減 `1`。

需要注意的是不能對目錄做硬鏈接。

通過 `mkdir`命令創(chuàng)建一個新目錄，其硬鏈接數(shù)應(yīng)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(shù)。

## 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(biāo)文件或目錄，稱為軟鏈接。

```shell

ln -s 源文件或目錄 目標(biāo)文件或目錄

```

軟鏈接就是再創(chuàng)建一個獨立的文件，而這個文件會讓數(shù)據(jù)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(nèi)容是文件 `B`的路徑。讀取文件 `A`時，系統(tǒng)會自動將訪問者導(dǎo)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(shù)不會因此發(fā)生變化。

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總結(jié)

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(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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