Linux文件系統的最基本數據結構：inode和block

• Linux文件系統的最基本數據結構：inode和block

• 為什么有inode和block

• inode

• block

• 創建目錄或文件

• 使用場景

• 查看本機的文件系統信息

Linux文件系統的最基本數據結構：inode和block

為什么有inode和block

由于Linux系統是多用戶多的，所以文件系統類型多樣化是在所難免的。從ext2開始，是將文件屬性和文件內容分開存儲的，分別由inode和block來負責。

inode

用于存儲文件的各屬性，包括：

- 所有者信息：文件的owner，group；
- 權限信息：read、write和excite；
-時間信息：建立或改變時間（ctime）、最后讀取時間（atime）、最后修改時間（mtime）；
- 標志信息：一些flags；
- 內容信息：type，size，以及相應的block的位置信息。

//注意：不記錄文件名或目錄名，文件名或目錄名記錄在文件所在目錄對應的block里。

block

用來存儲文件的內容。

創建目錄或文件

1、當創建一個目錄時，文件系統會為該目錄分配一個inode和至少一個block。該inode記錄該目錄的屬性，并指向那塊block。該block記錄該目錄下相關聯的文件或目錄的關聯性和名字。

2、當創建一個文件時，文件系統會為該文件分配至少一個inode和與該文件大小相對應的數量的block。該inode記錄該文件的屬性，并指向block。

3、如果一個目錄中的文件數太多，以至于1個block容納不下這么多文件時，Linux的文件系統會為該目錄分配更多的block。

分區 
（1）分區結構

分區（partition）在被Linux的文件系統（比如ext2）格式化的時候，會分成inode table和block table兩部分，且大小都是固定的。該分區的所有inode都在inode table里，所有block都在block table里。

（2）塊大小

ext2允許的block size為1024bytes、2048bytes和4096bytes。

（3）inode大小

ext2一般默認給inode預設的大小為128bytes。

（4）預設分區

一個T bytes的分區，設定每個block為B bytes，每個inode為I bytes。如果假設平均每個文件占用兩個block的話，那么inode的數量就應該設定為T/(2B+I)個，即inode table為T*I/(2B+I) bytes，block table為T*B/(2B+I) bytes。所以一個分區的文件系統所能容納的文件數量，被限制于該分區的文件系統的inode area中的inode數。

如果一個分區大小為1GB，每個block為4KB，一個inode為128B，并假設平均每個文件占用2個block。那么inode的數量為1GB/(8KB+128B)=129055.5，即129055。那么inode table的大小為129055*128B=15.75MB。所以按照這樣的規劃，如果一個1GB的磁盤，那么格式化后，就已經有15.75MB被使用了。

使用場景

大文件應用場景：block設置的小一些，inode設置的多一些。比如新聞組、BBS等。 
小文件應用場景：block設置的大一些，inode設置的少一些。比如圖片分享網站。

查看本機的文件系統信息

使用dumpe2fs命令可以查看分區的文件系統的相關信息。比如我在我的一臺測試機上查看sda1，可以輸入：

dumpe2fs /dev/sda1

會得到如下內容，一些信息已經標注在注釋里了。

（1）文件系統基本信息

#該分區的文件系統的名稱
Filesystem volumn name: MAIN
#上次的掛載點
Last mounted on: <not available>
#文件系統的通用唯一標識符
Filesystem UUID: <none>
#文件系統的
Filesystem magic number: 0xEF53
#修訂版本號
Filesystem revision #: 1 (dynamic)
Filesystem features: has_journal needs_recovery
Filesystem flags: signed_directory_hash
Default mount options: (none)
#文件系統狀態
Filesystem state: clean
#發生錯誤后的行為
Errors behavior: Continue
#操作系統
Filesystem OS type: Linux

（2）結構信息

#Inode總數
Inode count: 1313312
#Block總數
Block count: 1313305
#保留block數
Reserved block count: 65665
#空閑block數
Free blocks: 979164
#空閑inode數
Free inodes: 1298415  
#第一個block的編號
First block: 0
#block的大小
Block size: 4096
#fragment的大小
Fragment size: 4096
#每個group的block數是32K個
Blocks per group: 32768
#每個group的fragment數是32K個
Fragments per group: 32768
#每個group的inode數
Inodes per group: 32032
#每個group的inode blocks
Inode blocks per group: 1001

一個100M（100000K）文件的磁盤分區，分別寫入1K文件與寫入1M文件，分別可以寫多少個？ 
答：最多寫入9103個文件

分析

設置默認塊大小1k
100M/(1k+128B)
// 轉換成b后除
104857600/1152
最多9103
100M被格式化以后有11kb創建了inode表
//用104857600除以9103=11519（11kb）