Linux下inode理解及軟、硬鏈接初探

1、Inode是什么？

要理解inode，要從文件儲存說起。

文件由元數據和數據構成。

文件儲存在硬盤上，最小的存儲單位叫做“扇區（Sector）”。每個扇區存儲512字節。操作系統讀取硬盤時，不會一個扇區一個扇區地讀取，這樣非常低效；而是一次性連續讀取多個扇區，即一次性讀取一個“塊（block）”?！皦K”由多個扇區組成，常見的大小有1K、2K、4K等，其中4K較常見。

文件的數據都存儲在塊(block)中，那么文件的元數據（比如文件的創建者、創建日期、大小等信息）也需要找個空間存儲。存儲文件元數據信息的區域就叫做inode，中文譯作“索引節點”。

在linux系統中，每個文件會分配到一個inode，可以將inode簡單理解為指針，它永遠指向文件的具體存儲位置。系統是通過inode來定位每個文件的。

2、Inode包含的內容

Inode包含下面的信息：

* 文件的字節數

　　* 文件擁有者的User ID

　　* 文件的Group ID

　　* 文件的讀、寫、執行權限

　　* 文件的時間戳，共有三個：ctime指inode上一次變動的時間，mtime指文件內容上一次變動的時間，atime指文件上一次打開的時間。

　　* 鏈接數，即有多少文件名指向這個inode

* 文件數據block的位置

3、inode的大小

       inode也會消耗硬盤空間，所以硬盤格式化的時候，操作系統自動將硬盤分成兩個區域。一個是數據區，存放文件數據；另一個是inode區（inode table），存放inode所包含的信息。

查看每個硬盤分區的inode總數和已經使用的數量，可以使用df命令。df  -i

查看每個inode的大?。篸umpe2fs –h /dev/sda1| grep “Inode size”

4、inode號碼

      每個inode都有一個號碼，操作系統用inode號碼來識別不同的文件。

這里值得重復一遍，Unix/Linux系統內部不使用文件名，而使用inode號碼來識別文件。對于系統來說，文件名只是inode號碼便于識別的別稱或者綽號。

表面上，用戶通過文件名，打開文件。實際上，系統內部這個過程分成三步：首先，系統找到這個文件名對應的inode號碼；其次，通過inode號碼，獲取inode信息；最后，根據inode信息，找到文件數據所在的block，讀出數據。

5、目錄文件：

在unix/linux系統中，目錄也是一種文件。目錄由一系列的目錄項（dirent）組成，每個目錄項由兩部分組成：所包含文件的文件名，以及該文件名對應的inode號碼。

簡單來說，目錄是用來關鍵文件名與Inode number的。

6、那么在linux中，文件系統查找文件的過程是怎樣的呢。

以查找/var/log/somefile文件為例：

       先查找/對應的inode號——>在對應inode表中找到/對應inode信息，通過該信息找到對應磁盤塊——>在/磁盤塊中找到var的inode號——>再到對應的inode表中找到var對應inode信息，獲知其對應的磁盤塊——>在var對應的磁盤塊中找到log對應的inode號——>根據inode號找到log對應inode信息，找到對應的磁盤——>在log中找到somfile文件對應的inode號——>在inode表中找到somefile文件對應inode信息，查找到對應磁盤塊——>再到somefile文件的磁盤塊上獲取文件的數據內容。至此，文件獲取。

7、復制、移動和刪除文件在inode上的表現

       復制文件：分配空閑的inode——>在inode table里創建條目——>在目錄里創建文件和inode的對應關系——>將文件寫入塊

       移動文件：文件的移動分為兩種情況。

              第一種：源文件和目標文件在同一文件系統/分區上。文件移動的實現方式是：在目標目錄下創建目標文件名與inode的對應關系——>刪除源目錄下的源文件名與inode的對應關系。完成。Ctime會被改寫。在此情況下，數據在磁盤上的位置沒有移動。

              第二種：源文件與目標文件在不同的文件系統上。文件移動的實現方式是：

找到空閑的inode——>在inode下創建條目——>在目錄下創建目標文件名和inode的對應關系——>將文件寫入塊——>同時源文件將被刪除。Ctime會被改寫，inode發生變化，數據在磁盤上的位置也相應地移動

       刪除文件：

       刪除文件的實質是減少inode的鏈接數，當鏈接數為0時，刪除目錄下文件名和inode的對應關系，將inode標記為可用。數據在塊中并沒有被移除，只是該塊也被標記為可用，當有新數據寫入并且需要用到該塊時，該塊上面的數據才會被覆蓋。

8、軟、硬鏈接的區別

8.1 什么是硬鏈接

一般情況下，文件名和inode號碼是"一一對應"關系，每個inode號碼對應一個文件名。

但是，Unix/Linux系統允許多個文件名指向同一個inode號碼。這意味著，可以用不同的文件名訪問同樣的內容；對文件內容進行修改，會影響到所有文件名；但是，刪除一個文件名，不影響另一個文件名的訪問。這種情況就被稱為"硬鏈接"（hard link）。

       源文件與目標文件的inode號碼相同，都指向同一個inode。inode信息中有一項叫做"鏈接數"，記錄指向該inode的文件名總數，這時就會增加1。反過來，刪除一個文件名，就會使得inode節點中的"鏈接數"減1。當這個值減到0，表明沒有文件名指向這個inode，系統就會回收這個inode號碼，以及其所對應block區域。

這里順便說一下目錄文件的"鏈接數"。創建目錄時，默認會生成兩個目錄項："."和".."。

前者的inode號碼就是當前目錄的inode號碼，等同于當前目錄的"硬鏈接"；后者的inode號碼就是當前目錄的父目錄的inode號碼，等同于父目錄的"硬鏈接"。

所以，任何一個目錄的"硬鏈接"總數，總是等于2加上它的子目錄總數（含隱藏目錄）。

       硬鏈接創建方式：ln  源文件  鏈接文件

8.2 什么是軟鏈接

文件A和文件B的inode號碼雖然不一樣，但是文件A的內容是文件B的路徑。讀取文件A時，系統會自動將訪問者導向文件B。因此，無論打開哪一個文件，最終讀取的都是文件B。這時，文件A就稱為文件B的"軟鏈接"（soft link）或者"符號鏈接（symbolic link）。

這意味著，文件A依賴于文件B而存在，如果刪除了文件B，打開文件A就會報錯："No such file or directory"。

軟連接創建方式：ln –s 源文件 鏈接文件

這是軟鏈接與硬鏈接最大的不同：軟鏈接指向文件的文件名，而不是文件的inode號碼，文件的"鏈接數"不會因此發生變化。