inode簡單理解

2021-09-03 06:47:48 字數 3461 閱讀 5790

說到inode,首先必須要提及下《作業系統》中磁碟儲存器的管理一節。磁碟裝置是一種相當複雜的機電裝置(比較詳細的介紹可以參考blog硬碟內部硬體結構和工作原理詳解 )。 磁碟裝置可以包括乙個或多個物理碟片,每個磁碟片分乙個或兩個儲存面(如圖(a)所示)。每個磁碟面被組織成若干個同心環,這種環稱為磁軌track,各磁軌之間留有必要的間隙。每條磁軌又被邏輯上劃分成若干個扇區sectors。在不同扇區之間又保留必要的間隔, 圖(b)中顯示了顯示了乙個有3個磁軌,每個磁軌又被分成 8 個扇區的磁碟片的乙個儲存面。

在作業系統中,資訊一般以扇區(sectors)的形式儲存在硬碟上,而每個扇區包括512個位元組的資料和一些其他資訊(即乙個扇區包括兩個主要部分:儲存資料地點的識別符號和儲存資料的資料段)。作業系統讀取硬碟的時候,不會乙個個扇區地讀取,這樣效率太低,而是一次性連續讀取多個扇區,即一次性讀取乙個塊(blocks)。這種由多個扇區組成的」塊」,是檔案訪問的最小單位。」塊」的大小,最常見的是4kb,即連續八個 sectors組成乙個 blocks。

既然檔案資料都儲存在」塊」中,那麼對於作業系統而言,必須採用一種方式來找到這個儲存檔案資料的「塊」,為此作業系統便引入了乙個非常重要的概念」inode」,中文名為「索引結點」 。既然引進inode的目的是為了找到「塊」,那麼inode中必然包括像檔案資料block位置這麼重要的資訊,當然也不僅僅包括這麼乙個資訊,還包括比如檔案的建立者、檔案的建立日期、檔案的大小等等。具體可以輸入stat指令檢視某個檔案的inode資訊,這裡以example.txt為例。

這裡便可以看到inode資訊主要包括:

前面已經提到inode中包括關於某個檔案的索引資訊,那麼其中必然會儲存部分資料,在計算機中必然會佔據一定的空間,所以硬碟格式化的時候,作業系統自動將硬碟分成兩個區域。乙個是資料區,存放檔案資料;另乙個是inode區(inode table),存放inode所包含的資訊。

每個inode節點的大小,一般是128位元組或256位元組。inode節點的總數,在格式化時就給定,一般是每1kb或每2kb就設定乙個inode。 

假定在一塊1gb的硬碟中,每個inode節點的大小為128位元組,每1kb就設定乙個inode,那麼inode table的大小就會達到128mb,佔整塊硬碟的12.8%。

檢視每個硬碟分割槽的inode總數和已經使用的數量,可以使用df命令檢視。

檢視每個inode節點的大小,可以用如下命令:

sudo dumpe2fs -h /dev/sda9 | grep 「inode size」

由於每個檔案都必須有乙個inode,因此有可能會發生磁碟空間未滿而inode已經用完導致不能存入檔案的情況。

在unix/linux作業系統中,系統內部並不採用檔名查詢檔案,而是使用inode編號來識別檔案。因此對於系統來說,檔名只是inode號碼便於識別的別稱或者綽號。而站在使用者角度,使用者通過檔名,開啟檔案,實際上,系統內部是獲取inode資訊找到資料塊的,這個過程分成三步:

注:可以使用df -i或者ls -i均可以檢視到檔名對應的inode號碼。 

unix/linux系統中,目錄(directory)也是一種檔案。開啟目錄,實際上就是開啟目錄檔案。 

目錄檔案的結構非常簡單,就是一系列目錄項(dirent)的列表。每個目錄項,由兩部分組成:所包含檔案的檔名,以及該檔名對應的inode號碼。 

對於目錄檔案而言,其讀許可權(r)和寫許可權(w)並不難理解,都是針對目錄檔案本身。由於目錄檔案內只有檔名和inode號碼,所以如果只有讀許可權,只能獲取檔名,無法獲取其他資訊,這主要是因為其他資訊都儲存在inode節點中,而讀取inode節點內的資訊需要目錄檔案的執行許可權(x)。

一般情況下,檔名和inode號碼是」一一對應」關係,每個inode號碼對應乙個檔名。但是unix/linux系統允許,多個檔名指向同乙個inode號碼。這意味著,可以用不同的檔名訪問同樣的內容;對檔案內容進行修改,會影響到所有檔名;但是,刪除乙個檔名,不影響另乙個檔名的訪問。這種情況就被稱為」硬鏈結」(hard link)。可以使用ln指令新增硬鏈結。

執行上面這條命令以後,原始檔與目標檔案的inode號碼相同,都指向同乙個inode。inode資訊中有一項叫做」鏈結數」,記錄指向該inode的檔名總數,這時就會增加1。反過來,刪除乙個檔名,就會使得inode節點中的」鏈結數」減1。當這個值減到0,表明沒有檔名指向這個inode,系統就會**這個inode號碼,以及其所對應block區域。 

這裡順便說一下目錄檔案的」鏈結數」。建立目錄時,缺省會生成兩個目錄項:」.」和」..」。前者的inode號碼就是當前目錄的inode號碼,等同於當前目錄的」硬鏈結」;後者的inode號碼就是當前目錄的父目錄的inode號碼,等同於父目錄的」硬鏈結」。所以,任何乙個目錄的」硬鏈結」總數,總是等於2加上它的子目錄總數(含隱藏目錄)。

除了硬鏈結以外,還有一種特殊情況。 

檔案a和檔案b的inode號碼雖然不一樣,但是檔案a的內容是檔案b的路徑。讀取檔案a時,系統會自動將訪問者導向檔案b。因此,無論開啟哪乙個檔案,最終讀取的都是檔案b。這時,檔案a就稱為檔案b的」軟鏈結」(soft link)或者」符號鏈結(symbolic link)。 

這意味著,檔案a依賴於檔案b而存在,如果刪除了檔案b,開啟檔案a就會報錯:」no such file or directory」。這是軟鏈結與硬鏈結最大的不同:檔案a指向檔案b的檔名,而不是檔案b的inode號碼,檔案b的inode」鏈結數」不會因此發生變化。ln -s命令可以建立軟鏈結。

由於inode號碼與檔名分離,這種機制導致了一些unix/linux系統特有的現象。

最後一點使得軟體更新變得簡單,可以在不關閉軟體的情況下進行更新,不需要重啟。因為系統通過inode號碼,識別執行中的檔案,不通過檔名。更新的時候,新版檔案以同樣的檔名,生成乙個新的inode,不會影響到執行中的檔案。等到下一次執行這個軟體的時候,檔名就自動指向新版檔案,舊版檔案的inode則被**。

inode簡單理解

在讀 鳥哥的linux私房菜 基礎學習篇 時遇到了inode這麼個概念,好吧,這裡先記錄下 說到inode,首先必須要提及下 作業系統 中磁碟儲存器的管理一節。磁碟裝置是一種相當複雜的機電裝置 比較詳細的介紹可以參考blog硬碟內部硬體結構和工作原理詳解 磁碟裝置可以包括乙個或多個物理碟片,每個磁碟...

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