inode和block介绍与作用

inode和block基本简介

• block - 块

  • 硬盘的最小存储单位叫做"扇区",每个扇区储存512字节。
  • 操作系统读取硬盘的时如果一个个扇区的读取，效率会很低，所以一般一次性连续读取多个扇区，也就是一次性读取一个"块"(block)。
  • 文件数据都储存在"块"中，这种由多个扇区组成的"块"，是文件存取的最小单位，"块"的大小，最常见的是4KB。

• inode号码 - 索引节点

  • 有了存放文件数据的block，我们还必须有一个地方储存文件的"元信息"，比如文件的属性信息等。
  • 这种储存文件元信息的区域就叫做inode，标识inode的是"索引节点"，每一个文件都有对应的inode。
  • inode指的是数据结构，而索引编号实际上是inode的标识编号。因此也称其为inode 编号 或者 索引编号。
  • inode中含有inode编号。
    　
    　

inode的内容

• Size - 文件的字节数大小
• Uid - 文件的拥有者UID
• Gid - 文件的拥有组GID
• Access - 文件的读、写、执行权限
• Time - 文件的三个时间戳 (Change、Modify、Access)
• Links - 文件的硬链接数 (即有多少文件名指向这个inode)
• Inode 文件数据block的位置 (指针)
• Blocks 块数
• IO Blocks 块大小
• Device 设备号码
  　
  　

inode的大小

• inode也会消耗硬盘空间，所以硬盘格式化的时候，操作系统自动将硬盘分成两个区域。
  • 一个是数据区，存放文件数据。
  • 另一个是inode区(inode table)，存放inode所包含的信息。
• 每个inode节点的大小，一般是128字节或256字节。inode节点的总数，在格式化时就给定，一般是每1KB或每2KB就设置一个inode。
  • 假定在一块1GB的硬盘中，每个inode节点的大小为128字节，每1KB就设置一个inode，那么inode table的大小就会达到128MB，占整块硬盘的12.8%。
  • 查看每个硬盘分区的inode总数和已经使用的数量，可以使用df -i命令。
    　
    　

inode号码

• 每个inode都有一个号码，操作系统用inode号码来识别不同的文件。
• 可以通过ls -i命令查看文件的inode号码。
  　
  　

文件的打开过程

• 用户通过文件名，打开文件。
• 实际上，系统内部这个过程分成三步：
  • 1.系统找到这个文件名对应的inode号码。
  • 2.通过inode号码，获取inode信息。
  • 3.根据inode信息，找到文件数据所在的block，读出数据。
    　
    　

目录文件

• Unix/Linux系统中，目录也是一种文件。打开目录，实际上就是打开目录文件。
• 目录文件的结构非常简单，就是一系列目录项的列表。每个目录项由两部分组成：所包含文件的文件名，以及该文件名对应的inode号码。
• ls命令就是通过目录文件中目录项来列出目录中所有文件名，加上i参数会列出inode号码。
• ls命令显示的目录文件的大小，仅仅只是显示目录文件本身的大小，不包括目录文件内的文件的大小，目录文件本身只记录一系列目录项列表。
  　
  　

目录文件的权限说明

• 如果要查看目录文件中的详细信息，就必须根据inode号码，访问inode节点读取信息。
• 目录文件的读权限和写权限，都是针对目录文件本身，而执行权限则是针对inode信息。
  • 读权限允许读取目录文件内的文件名。
  • 写权限允许在目录文件中创建、移动、删除文件。
  • 执行权限允许进入目录、读取目录内文件的inode信息(读取文件属性信息等)。
    　
    　

硬链接

• Unix/Linux系统允许，多个文件名(包括路径) 指向同一个inode号码。
• 可以用不同的文件名访问同样的内容；对文件内容进行修改，会影响到所有文件名；但是，删除一个文件名，不影响另一个文件名的访问。这种情况就被称为"硬链接"。
• 删除一个文件名，就会使得inode节点中的"链接数"减1。当这个值减到0，表明没有文件名指向这个inode，系统就会回收这个inode号码，以及其所对应block区域，block块内的数据不会消失，但可能会被其他新文件所覆盖。
  　

• 目录的硬链接

  • 创建目录时，默认会生成两个目录项：".“和”…"。
  • 前者的inode号码就是当前目录的inode号码，等同于当前目录的"硬链接"。
  • 后者的inode号码就是当前目录的父目录的inode号码，等同于父目录的"硬链接"。
    　
    　

软链接

• 文件A和文件B的inode号码虽然不一样，但是文件A的内容是文件B的路径。读取文件A时，系统会自动将访问者导向文件B。
• 因此，无论打开哪一个文件，最终读取的都是文件B。这时，文件A就称为文件B的"软链接"或者"符号链接"。
• 这意味着，文件A依赖于文件B而存在，如果删除、移动、改名了文件B，打开文件A就会报错："No such file or directory"，如果此后你创建回一个同路径的文件，链接文件就会指向此文件，不会再报错。
  　
  　

inode的特殊作用

• 由于inode号码与文件名分离，这种机制导致了一些Unix/Linux系统特有的现象。
  • 1.有时，文件名包含特殊字符无法正常删除。这时，直接删除inode节点，就能起到删除文件的作用。
  • 2.移动文件或重命名文件，只是改变文件名，不影响inode号码。
  • 3.打开一个文件以后，系统就以inode号码来识别这个文件，不再考虑文件名。因此，通常来说，系统无法从inode号码得知文件名。
    • 这一点使得软件更新变得简单，可以在不关闭软件的情况下进行更新，不需要重启。
    • 因为系统通过inode号码，识别运行中的文件，不通过文件名。更新的时候，新版文件以同样的文件名，生成一个新的inode，不会影响到运行中的文件。
    • 等到下一次运行这个软件的时候，文件名就自动指向新版文件，旧版文件的inode则被回收。
      　
      　

文件的移动

• 文件在同分区中移动，inode号码不变，只是更新目录文件对应数据块里边的文件名和inode对应关系
• 文件在不同分区中移动，会创建新的inode，因为不同分区下inode节点是不能共享的。