一、inode是什么

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)（相當于 0.5 KB）。

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 4 KB，即連續(xù) 8 個 sector 組成 1 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"。

每一個文件都有對應的 inode，里面包含了與該文件有關的一些信息。

二、inode內(nèi)容

inode包含文件的元信息，具體來說有以下內(nèi)容：

• 文件的字節(jié)數(shù)

• 文件擁有者的 User ID 。

• 文件的 Group ID 。

• 文件的讀、寫、執(zhí)行權限。

• 文件的時間戳，共有三個：ctime 指 inode 上一次變動的時間，mtime 指文件內(nèi)容上一次變動的時間，atime 指文件上一次打開的時間。

• 鏈接數(shù)，即有多少文件名指向這個 inode 。

• 文件數(shù)據(jù) block 的位置。

可以用 stat 命令，查看某個文件的 inode 信息：

stat example.txt

總之，除了文件名以外的所有文件信息，都存在 inode 之中。至于為什么沒有文件名，下文會有詳細解釋。

三、inode結(jié)構(gòu)

了解一下文件系統(tǒng)如何存取文件的：

根據(jù)文件名，通過 Directory 里的對應關系，找到文件對應的 Inode number 。

再根據(jù) Inode number 讀取到文件的 Inode table 。

再根據(jù)Inode table中的Pointer讀取到相應的Blocks

這里有一個重要的內(nèi)容，就是 Directory，他不是我們通常說的目錄，而是一個列表，記錄了一個文件 / 目錄名稱對應的 Inode number。如下圖：

四、inode大小

inode 也會消耗硬盤空間，所以硬盤格式化的時候，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)（inode table），存放 inode 所包含的信息。

每個 inode 節(jié)點的大小，一般是 128 字節(jié)或 256 字節(jié)。inode 節(jié)點的總數(shù)，在格式化時就給定，一般是每 1 KB或每 2 KB就設置一個 inode。假定在一塊 1GB 的硬盤中，每個 inode 節(jié)點的大小為 128 字節(jié)，每 1 KB就設置一個 inode，那么 inode table 的大小就會達到 128MB，占整塊硬盤的 12.8%。

查看每個硬盤分區(qū)的 inode 總數(shù)和已經(jīng)使用的數(shù)量，可以使用 df 命令。

df -i

查看每個 inode 節(jié)點的大小，可以用如下命令：

sudo dumpe2fs -h /dev/hda | grep "Inode size"

由于每個文件都必須有一個 inode，因此有可能發(fā)生 inode 已經(jīng)用光，但是硬盤還未存滿的情況。這時，就無法在硬盤上創(chuàng)建新文件。

五、inode號碼

每個 inode 都有一個號碼，操作系統(tǒng)用 inode 號碼來識別不同的文件。

這里值得重復一遍，Unix / Linux 系統(tǒng)內(nèi)部不使用文件名，而使用 inode 號碼來識別文件。對于系統(tǒng)來說，文件名只是 inode 號碼便于識別的別稱或者綽號。

表面上，用戶通過文件名，打開文件。實際上，系統(tǒng)內(nèi)部這個過程分成三步：

首先，系統(tǒng)找到這個文件名對應的 inode 號碼；其次，通過 inode 號碼，獲取 inode 信息；最后，根據(jù) inode 信息，找到文件數(shù)據(jù)所在的 block，讀出數(shù)據(jù)。

使用ls -i命令，可以看到文件名對應的inode號碼：

ls -i example.txt

六、目錄文件

Unix / Linux 系統(tǒng)中，目錄（directory）也是一種文件。打開目錄，實際上就是打開目錄文件。

目錄文件的結(jié)構(gòu)非常簡單，就是一系列目錄項（dirent）的列表。每個目錄項，由兩部分組成：所包含文件的文件名，以及該文件名對應的 inode 號碼。

ls 命令只列出目錄文件中的所有文件名：

ls /etc

ls -i 命令列出整個目錄文件，即文件名和 inode 號碼：

ls -i /etc

如果要查看文件的詳細信息，就必須根據(jù) inode 號碼，訪問 inode 節(jié)點，讀取信息。ls -l 命令列出文件的詳細信息。

ls -l /etc

理解了上面這些知識，就能理解目錄的權限（為什么有執(zhí)行權限）。目錄文件的讀權限（r）和寫權限（w），都是針對目錄文件本身。由于目錄文件內(nèi)只有文件名和 inode 號碼，所以如果只有讀權限，只能獲取文件名，無法獲取其他信息，因為其他信息都儲存在 inode 節(jié)點中，而讀取 inode 節(jié)點內(nèi)的信息需要目錄文件的執(zhí)行權限（x）。

七、硬鏈接

一般情況下，文件名和 inode 號碼是"一一對應"關系，每個 inode 號碼對應一個文件名。但是，Unix / Linux 系統(tǒng)允許，多個文件名指向同一個 inode 號碼。

這意味著，可以用不同的文件名訪問同樣的內(nèi)容；對文件內(nèi)容進行修改，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。這種情況就被稱為"硬鏈接"（hard link）。

ln命令可以創(chuàng)建硬鏈接：

ln 源文件 目標文件

運行上面這條命令以后，源文件與目標文件的 inode 號碼相同，都指向同一個 inode。inode 信息中有一項叫做"鏈接數(shù)"，記錄指向該 inode 的文件名總數(shù)，這時就會增加 1。

反過來，刪除一個文件名，就會使得 inode 節(jié)點中的"鏈接數(shù)"減 1。當這個值減到 0，表明沒有文件名指向這個 inode，系統(tǒng)就會回收這個 inode 號碼，以及其所對應 block 區(qū)域。

這里順便說一下目錄文件的"鏈接數(shù)"。創(chuàng)建目錄時，默認會生成兩個目錄項："."和".."。前者的 inode 號碼就是當前目錄的 inode 號碼，等同于當前目錄的"硬鏈接"；后者的 inode 號碼就是當前目錄的父目錄的 inode 號碼，等同于父目錄的"硬鏈接"。所以，任何一個目錄的"硬鏈接"總數(shù)，總是等于 2 加上它的子目錄總數(shù)（含隱藏目錄）。

八、軟鏈接

除了硬鏈接以外，還有一種特殊情況。

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)會自動將訪問者導向文件 B。因此，無論打開哪一個文件，最終讀取的都是文件 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："No such file or directory"。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。

ln -s 命令可以創(chuàng)建軟鏈接。

ln -s 源文文件或目錄 目標文件或目錄

下圖是從網(wǎng)上搜來的比較形象的描述軟連接和硬鏈接的區(qū)別：

九、inode 的特殊作用

由于 inode 號碼與文件名分離，這種機制導致了一些 Unix / Linux 系統(tǒng)特有的現(xiàn)象：

有時，文件名包含特殊字符，無法正常刪除。這時，直接刪除 inode 節(jié)點，就能起到刪除文件的作用。

移動文件或重命名文件，只是改變文件名，不影響 inode 號碼。

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。因此，通常來說，系統(tǒng)無法從 inode 號碼得知文件名。

第 3 點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(tǒng)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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轉(zhuǎn)載：

http://www.ruanyifeng.com/blog/2011/12/inode.html

http://www.opsers.org/base/one-day-the-little-learning-linux-inode-detailed.html

https://www.cnblogs.com/adforce/p/3522433.html

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的OS / Linux / Inode 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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