VFS四大对象之二 struct inode
VFS四大对象之二 struct inode
继上一篇文章：https://cloud.tencent.com/developer/article/1053842
二、inode结构体：（转自http://blog.csdn.net/shanshanpt/article/details/38943731）
inode结构体在（include/linux/fs.h中）：
保存的其实是实际的数据的一些信息，这些信息称为“元数据”(也就是对文件属性的描述)。例如：文件大小，设备标识符，用户标识符，用户组标识符，文件模式，扩展属性，文件读取或修改的时间戳，链接数量，指向存储该内容的磁盘区块的指针，文件分类等等。
( 注意数据分成：元数据+数据本身 )
同时注意：inode有两种，一种是VFS的inode，一种是具体文件系统的inode。前者在内存中，后者在磁盘中。所以每次其实是将磁盘中的inode调进填充内存中的inode，这样才是算使用了磁盘文件inode。
注意inode怎样生成的：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(现代OS可以动态变化)，一般每2KB就设置一个inode。一般文件系统中很少有文件小于2KB的，所以预定按照2KB分，一般inode是用不完的。所以inode在文件系统安装的时候会有一个默认数量，后期会根据实际的需要发生变化。
注意inode号：inode号是唯一的，表示不同的文件。其实在Linux内部的时候，访问文件都是通过inode号来进行的，所谓文件名仅仅是给用户容易使用的。当我们打开一个文件的时候，首先，系统找到这个文件名对应的inode号；然后，通过inode号，得到inode信息，最后，由inode找到文件数据所在的block，现在可以处理文件数据了。
inode和文件的关系：当创建一个文件的时候，就给文件分配了一个inode。一个inode只对应一个实际文件，一个文件也会只有一个inode。inodes最大数量就是文件的最大数量。
1 struct inode {
2 umode_t i_mode;
3 unsigned short i_opflags;
4 uid_t i_uid;
5 gid_t i_gid;
6 unsigned int i_flags;
7
8 #ifdef CONFIG_FS_POSIX_ACL
9 struct posix_acl *i_acl;
10 struct posix_acl *i_default_acl;
11 #endif
12
13 const struct inode_operations *i_op;
14 struct super_block *i_sb;
15 struct address_space *i_mapping;
16
17 #ifdef CONFIG_SECURITY
18 void *i_security;
19 #endif
20
21 /* Stat data, not accessed from path walking */
22 unsigned long i_ino;
23 /*
24 * Filesystems may only read i_nlink directly. They shall use the
25 * following functions for modification:
26 *
27 * (set|clear|inc|drop)_nlink
28 * inode_(inc|dec)_link_count
29 */
30 union {
31 const unsigned int i_nlink;
32 unsigned int __i_nlink;
33 };
34 dev_t i_rdev;
35 struct timespec i_atime;
36 struct timespec i_mtime;
37 struct timespec i_ctime;
38 spinlock_t i_lock; /* i_blocks, i_bytes, maybe i_size */
39 unsigned short i_bytes;
40 blkcnt_t i_blocks;
41 loff_t i_size;
42
43 #ifdef __NEED_I_SIZE_ORDERED
44 seqcount_t i_size_seqcount;
45 #endif
46
47 /* Misc */
48 unsigned long i_state;
49 struct mutex i_mutex;
50
51 unsigned long dirtied_when; /* jiffies of first dirtying */
52
53 struct hlist_node i_hash;
54 struct list_head i_wb_list; /* backing dev IO list */
55 struct list_head i_lru; /* inode LRU list */
56 struct list_head i_sb_list;
57 union {
58 struct list_head i_dentry;
59 struct rcu_head i_rcu;
60 };
61 atomic_t i_count;
62 unsigned int i_blkbits;
63 u64 i_version;
64 atomic_t i_dio_count;
65 atomic_t i_writecount;
66 const struct file_operations *i_fop; /* former ->i_op->default_file_ops */
67 struct file_lock *i_flock;
68 struct address_space i_data;
69 #ifdef CONFIG_QUOTA
70 struct dquot *i_dquot[MAXQUOTAS];
71 #endif
72 struct list_head i_devices;
73 union {
74 struct pipe_inode_info *i_pipe;
75 struct block_device *i_bdev;
76 struct cdev *i_cdev;
77 };
78
79 __u32 i_generation;
80
81 #ifdef CONFIG_FSNOTIFY
82 __u32 i_fsnotify_mask; /* all events this inode cares about */
83 struct hlist_head i_fsnotify_marks;
84 #endif
85
86 #ifdef CONFIG_IMA
87 atomic_t i_readcount; /* struct files open RO */
88 #endif
89 void *i_private; /* fs or device private pointer */
90 };i_hash：指向hash链表指针，用于inode的hash表，下面会说
i_list：指向索引节点链表指针，用于inode之间的连接，下面会说
i_dentry：指向目录项链表指针，注意一个inodes可以对应多个dentry，因为一个实际的文件可能被链接到其他的文件，那么就会有另一个dentry，这个链表就是将所有的与本inode有关的dentry都连在一起。
i_dirty_buffers和i_dirty_data_buffers：脏数据缓冲区
i_ino：索引节点号，每个inode都是唯一的
i_count：引用计数
i_dev：如果inode代表设备，那么就是设备号
i_mode：文件的类型和访问权限
i_nlink：与该节点建立链接的文件数(硬链接数)
i_uid：文件拥有者标号
i_gid：文件所在组标号
i_rdev：实际的设备标识
注意i_dev和i_rdev之间区别：如果是普通的文件，例如磁盘文件，存储在某块磁盘上，那么i_dev代表的就是保存这个文件的磁盘号，但是如果此处是特殊文件例如就是磁盘本身(因为所有的设备也看做文件处理)，那么i_rdev就代表这个磁盘实际的磁盘号。
i_size：inode所代表的的文件的大小，以字节为单位
i_atime：文件最后一次访问时间
i_mtime：文件最后一次修改时间
i_ctime：inode最后一次修改时间
i_blkbits：块大小，字节单位
i_blksize：块大小，bit单位
i_blocks：文件所占块数
i_version：版本号
i_bytes：文件中最后一个块的字节数
i_sem：指向用于同步操作的信号量结构
i_alloc_sem：保护inode上的IO操作不被另一个打断
i_zombie：僵尸inode信号量
i_op：索引节点操作
i_fop：文件操作
i_sb：inode所属文件系统的超级块指针
i_wait：指向索引节点等待队列指针
i_flock：文件锁链表
注意下面：address_space不是代表某个地址空间，而是用于描述页高速缓存中的页面的。一个文件对应一个address_space，一个address_space和一个偏移量可以确定一个页高速缓存中的页面。
i_mapping：表示向谁请求页面
i_data：表示被inode读写的页面
i_dquot：inode的磁盘限额
关于磁盘限额：在多任务环境下，对于每个用户的磁盘使用限制是必须的，起到一个公平性作用。
磁盘限额分为两种：block限额和inode限额，而且对于一个特文件系统来说，使用的限额机制都是一样的，所以限额的操作函数
放在super_block中就OK！
i_devices：设备链表。共用同一个驱动程序的设备形成的链表。
i_pipe：指向管道文件（如果文件是管道文件时使用）
i_bdev：指向块设备文件指针（如果文件是块设备文件时使用）
i_cdev：指向字符设备文件指针（如果文件是字符设备时使用）
i_dnotify_mask：目录通知事件掩码
i_dnotify：用于目录通知
i_state：索引节点的状态标识：I_NEW，I_LOCK，I_FREEING
i_flags：索引节点的安装标识
i_sock：如果是套接字文件则为True
i_write_count：记录多少进程以刻写模式打开此文件
i_attr_flags：文件创建标识
i_generation：保留
u：具体的inode信息
注意管理inode的四个链表：
inode_unused：将目前还没有使用的inode链接起来(通过i_list域链接)
inode_in_use：目前正在使用的inode链接起来(通过i_list域链接)
super_block中的s_dirty：将所有修改过的inode链接起来，这个字段在super_block中(通过i_list域链接起来)
inode_hashtable：注意为了加快inode的查找效率，将正在使用的inode和脏inode也会放在inode_hashtable这样一个hash结构中，
但是，不同的inode的hash值可能相等，所以将hash值相等的这些inode通过这个i_hash字段连接起来。