Linux索引节点inode

1.inode简介

理解inode,要从文件储存说起。文件储存在硬盘上,硬盘的最小存储单位叫做”扇区”(Sector)。每个扇区储存512字节(相当于0.5KB)。操作系统读取硬盘的时候,不会一个个扇区地读取,这样效率太低,而是一次性连续读取多个扇区,即一次性读取一个”块”(block)。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,即连续八个 sector组成一个 block。文件数据都储存在”块”中,那么很显然,我们还必须找到一个地方储存文件的元信息,比如文件的创建者、文件的创建日期、文件的大小等等。这种储存文件元信息的区域就叫做inode,中文译名为”索引节点” 。

2.inode包含内容

Linux中目录的数据块中的每一项中都包含了文件名和其对应的inode。inode记录了文件的属性以及该文件实际存储位置,即数据块号(block number),每一个block(常见大小4KB),通过inode可以实现文件的查找定位。inode是Linux中的,Unix中是vnode。基本上,inode包含的信息至少有如下这些: (1)文件的类型 (2)文件访问权限; (3)文件的所有者与组; (4)文件的大小; (5)链接数,即指向该inode的文件名总数; (6)文件的状态改变时间(ctime)、最近访问时间(atime)和最近修改时间(mtime); (7)文件特殊属性,SUID、SGID和SBIT; (8)文件内容的真正指向(pointer)。

可以用stat命令,查看某个文件的inode信息。

3.inode特点

inode的数量与大小在磁盘格式化的时候就已经固定了,inode的特点有: (1)每一个inode的大小均固定为128B。可以通过命令dumpe2fs来显示ext2/ext3/ext4文件系统信息。

$ dumpe2fs -h /dev/sda1 | grep "Inode size"
dumpe2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Inode size:           128

(2)每个文件都只占用一个inode。因此,文件系统能够建立的文件数量与inode数量有关。系统读取档案时需要先找到inode,并分析inode所记录的权限与用户是否符合,若符合才能够开始实际读取block的内容。

4.操作系统读取磁盘文件的流程

操作系统读取磁盘文件的流程是这样的: (1)根据给定的文件的所在目录,获取该目录的数据实体,根据数据实体中的数据项,找到对应文件的inode; (2)根据文件inode,找到inodeTable; (3)根据inodeTable中的对应关系,找到对应的block; (4)读取文件。

系统读取磁盘文件流程示意图如下:

举例来说,如果想要读取/etc/passwd文件,读取流程如下: (1)获取根目录/的inode。透过挂载点的信息找到根目录的inode号为2;

ll -di /
2 dr-xr-xr-x 19 root root 4096 Feb 14 09:32 /

(2)根据根目录的inode,找到根目录的数据实体block,可以理解为一个文件到inode号的映射表,找到目录etc的inode号;

ll -di /etc
786433 drwxr-xr-x 98 root root 12288 Feb 13 17:18 /etc

(3)根据目录etc的inode号,读取目录etc的数据实体block,并找到文件passwd的inode号;

ll -i /etc/passwd
787795 -rw-r--r-- 1 root root 1552 Jan  4 14:56 /etc/passwd

(4)根据/etc/passwd文件的inode号,即可获取/etc/passwd文件的数据实体block,完成文件的读取。

5.inode的诸多优点

(1)对于有些无法删除的文件可以通过删除inode节点来删除; (2)移动或者重命名文件,只是改变了目录下的文件名到inode的映射,并不需要实际对硬盘操作; (3)删除文件的时候,只需要删除inode,不需要实际清空那块硬盘,只需要在下次写入的时候覆盖即可(这也是为什么删除了数据可以进行数据恢复的原因之一); (4)打开一个文件后,只需要通过inode来识别文件。


参考文献

[1]鸟哥.鸟哥的私房菜基础学习篇第三版[M].北京:人民邮电出版社,2010:183-184 [2]图解linux中Inode-分析Linux如何通过Inode读取磁盘

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