Linux inode 基础概念

在理解inode之前，先了解下磁盘扇区，磁盘的最小单位，我们都知道，磁盘一个扇区是512个字节。磁盘读写是都是按照块来操作的，一个块一般是4K，也就是连续的8个扇区，以块为单位读写是为了提高性能。

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"。

磁盘上inode节点存储和数据“块”存储是在两个不同的区域，inode存储文件的元数据，但是不包括变长的文件名信息，因此inode大小是固定的，包含的元数据如下：

* 文件的字节数
* 文件拥有者的User ID
* 文件的Group ID
* 文件的读、写、执行权限
* 文件的时间戳，共有三个：ctime指inode上一次变动的时间，mtime指文件内容上一次变动的时间，atime指文件上一次打开的时间。
* 链接数，即有多少文件名指向这个inode
* 文件数据block的位置

可以使用 stat file_name 查看文件的inode数据，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%。

因此，对于存储大量小文件来说，可能文件系统的inode不够用，如果inode资源耗尽，就无法新建文件。比如阿里的TFS（专门用于存储小文件的分布式存储）就是将小文件合并成“大块”文件来存储的，节省inode资源。

可以使用 df -i 查看各个分区的Inode使用情况：

[luoxn28@localhost ~]$ df -i
Filesystem      Inodes  IUsed   IFree IUse% Mounted on
/dev/sda3      9283072 297711 8985361    4% /
devtmpfs        180632    384  180248    1% /dev
tmpfs           184648      1  184647    1% /dev/shm
tmpfs           184648    914  183734    1% /run
tmpfs           184648     16  184632    1% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1       153600    334  153266    1% /boot
tmpfs           184648     20  184628    1% /run/user/1000

进程打开innode状态图如下：

由于进程中File对象有独立的文件偏移量（current file offset），因此多个进程可以读写文件的不同位置的数据，但是一般不建议这样玩，因为系统不保证该情况下的写的原子性，多进程可以通过文件锁实现对文件内容的写保护。

innode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。Unix/Linux系统内部不使用文件名，而使用inode号码来识别文件。对于系统来说，文件名只是inode号码便于识别的别称或者绰号。

表面上，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：首先，系统找到这个文件名对应的inode号码；其次，通过inode号码，获取inode信息；最后，根据inode信息，找到文件数据所在的block，读出数据。使用*ls -i file_name*命令可以查看inode号码。

目录文件

目录也是一种文件，也有自己的inode，其inode本身存储该目录的元信息，对应的块内容存储一系列文件（目录+文件），每个文件包括文件名及其对应的inode编号。

硬链接与软连接

硬链接和软连接都是对应同一个文件块，只不过：

• 硬链接：两个文件名对应同一个inode节点，只不过inode节点的连接数为2，删除其中一个硬链接时不会真正删除文件，只有在inode连接数为0时才会删除文件；
• 软连接：两个文件名分别对应各自的inode节点，这两个inode节点指向同一个文件块，通过原来文件名删除文件后，建立的软连接无法使用了，软连接类似于windows的快捷方式。