Linux中inode節(jié)點(diǎn)有什么作用
Linux文件系統(tǒng)中的inode主要用于存放檔案和目錄的基本信息,當(dāng)系統(tǒng)創(chuàng)建文件系統(tǒng)的同時(shí)會(huì)創(chuàng)建大量的inode,下面學(xué)習(xí)啦小編就給大家詳細(xì)介紹下inode的作用,一起來看看吧。
一、inode是什么?
理解inode,要從文件儲(chǔ)存說起。
文件儲(chǔ)存在硬盤上,硬盤的最小存儲(chǔ)單位叫做“扇區(qū)”(Sector)。每個(gè)扇區(qū)儲(chǔ)存512字節(jié)(相當(dāng)于0.5KB)。
操作系統(tǒng)讀取硬盤的時(shí)候,不會(huì)一個(gè)個(gè)扇區(qū)地讀取,這樣效率太低,而是一次性連續(xù)讀取多個(gè)扇區(qū),即一次性讀取一個(gè)“塊”(block)。這種由多個(gè)扇區(qū)組成的“塊”,是文件存取的最小單位。“塊”的大小,最常見的是4KB,即連續(xù)八個(gè) sector組成一個(gè) block。
文件數(shù)據(jù)都儲(chǔ)存在“塊”中,那么很顯然,我們還必須找到一個(gè)地方儲(chǔ)存文件的元信息,比如文件的創(chuàng)建者、文件的創(chuàng)建日期、文件的大小等等。這種儲(chǔ)存文件元信息的區(qū)域就叫做inode,中文譯名為“索引節(jié)點(diǎn)”。
二、inode的內(nèi)容
inode包含文件的元信息,具體來說有以下內(nèi)容:
代碼如下:
* 文件的字節(jié)數(shù)
* 文件擁有者的User ID
* 文件的Group ID
* 文件的讀、寫、執(zhí)行權(quán)限
* 文件的時(shí)間戳,共有三個(gè):ctime指inode上一次變動(dòng)的時(shí)間,mtime指文件內(nèi)容上一次變動(dòng)的時(shí)間,atime指文件上一次打開的時(shí)間。
* 鏈接數(shù),即有多少文件名指向這個(gè)inode
* 文件數(shù)據(jù)block的位置
可以用stat命令,查看某個(gè)文件的inode信息:
代碼如下:
stat example.txt
總之,除了文件名以外的所有文件信息,都存在inode之中。至于為什么沒有文件名,下文會(huì)有詳細(xì)解釋。
三、inode的大小
inode也會(huì)消耗硬盤空間,所以硬盤格式化的時(shí)候,操作系統(tǒng)自動(dòng)將硬盤分成兩個(gè)區(qū)域。一個(gè)是數(shù)據(jù)區(qū),存放文件數(shù)據(jù);另一個(gè)是inode區(qū)(inode table),存放inode所包含的信息。
每個(gè)inode節(jié)點(diǎn)的大小,一般是128字節(jié)或256字節(jié)。inode節(jié)點(diǎn)的總數(shù),在格式化時(shí)就給定,一般是每1KB或每2KB就設(shè)置一個(gè)inode。假定在一塊1GB的硬盤中,每個(gè)inode節(jié)點(diǎn)的大小為128字節(jié),每1KB就設(shè)置一個(gè)inode,那么inode table的大小就會(huì)達(dá)到128MB,占整塊硬盤的12.8%。
查看每個(gè)硬盤分區(qū)的inode總數(shù)和已經(jīng)使用的數(shù)量,可以使用df命令。
代碼如下:
df -i
查看每個(gè)inode節(jié)點(diǎn)的大小,可以用如下命令:
代碼如下:
sudo dumpe2fs -h /dev/hda | grep “Inode size”
由于每個(gè)文件都必須有一個(gè)inode,因此有可能發(fā)生inode已經(jīng)用光,但是硬盤還未存滿的情況。這時(shí),就無法在硬盤上創(chuàng)建新文件。
四、inode號(hào)碼
每個(gè)inode都有一個(gè)號(hào)碼,操作系統(tǒng)用inode號(hào)碼來識(shí)別不同的文件。
這里值得重復(fù)一遍,Unix/Linux系統(tǒng)內(nèi)部不使用文件名,而使用inode號(hào)碼來識(shí)別文件。對(duì)于系統(tǒng)來說,文件名只是inode號(hào)碼便于識(shí)別的別稱或者綽號(hào)。表面上,用戶通過文件名,打開文件。實(shí)際上,系統(tǒng)內(nèi)部這個(gè)過程分成三步:首先,系統(tǒng)找到這個(gè)文件名對(duì)應(yīng)的inode號(hào)碼;其次,通過inode號(hào)碼,獲取inode信息;最后,根據(jù)inode信息,找到文件數(shù)據(jù)所在的block,讀出數(shù)據(jù)。
使用ls -i命令,可以看到文件名對(duì)應(yīng)的inode號(hào)碼:
代碼如下:
ls -i example.txt
五、目錄文件
Unix/Linux系統(tǒng)中,目錄(directory)也是一種文件。打開目錄,實(shí)際上就是打開目錄文件。
目錄文件的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,就是一系列目錄項(xiàng)(dirent)的列表。每個(gè)目錄項(xiàng),由兩部分組成:所包含文件的文件名,以及該文件名對(duì)應(yīng)的inode號(hào)碼。
ls命令只列出目錄文件中的所有文件名:
代碼如下:
ls /etc
ls -i命令列出整個(gè)目錄文件,即文件名和inode號(hào)碼:
代碼如下:
ls -i /etc
如果要查看文件的詳細(xì)信息,就必須根據(jù)inode號(hào)碼,訪問inode節(jié)點(diǎn),讀取信息。ls -l命令列出文件的詳細(xì)信息。
代碼如下:
ls -l /etc
六、硬鏈接
一般情況下,文件名和inode號(hào)碼是“一一對(duì)應(yīng)”關(guān)系,每個(gè)inode號(hào)碼對(duì)應(yīng)一個(gè)文件名。但是,Unix/Linux系統(tǒng)允許,多個(gè)文件名指向同一個(gè)inode號(hào)碼。這意味著,可以用不同的文件名訪問同樣的內(nèi)容;對(duì)文件內(nèi)容進(jìn)行修改,會(huì)影響到所有文件名;但是,刪除一個(gè)文件名,不影響另一個(gè)文件名的訪問。這種情況就被稱為“硬鏈接”(hard link)。
ln命令可以創(chuàng)建硬鏈接:
ln 源文件 目標(biāo)文件
運(yùn)行上面這條命令以后,源文件與目標(biāo)文件的inode號(hào)碼相同,都指向同一個(gè)inode。inode信息中有一項(xiàng)叫做“鏈接數(shù)”,記錄指向該inode的文件名總數(shù),這時(shí)就會(huì)增加1。反過來,刪除一個(gè)文件名,就會(huì)使得inode節(jié)點(diǎn)中的“鏈接數(shù)”減1。當(dāng)這個(gè)值減到0,表明沒有文件名指向這個(gè)inode,系統(tǒng)就會(huì)回收這個(gè)inode號(hào)碼,以及其所對(duì)應(yīng)block區(qū)域。
這里順便說一下目錄文件的“鏈接數(shù)”。創(chuàng)建目錄時(shí),默認(rèn)會(huì)生成兩個(gè)目錄項(xiàng):“。”和“。。”。前者的inode號(hào)碼就是當(dāng)前目錄的inode號(hào)碼,等同于當(dāng)前目錄的“硬鏈接”;后者的inode號(hào)碼就是當(dāng)前目錄的父目錄的inode號(hào)碼,等同于父目錄的“硬鏈接”。所以,任何一個(gè)目錄的“硬鏈接”總數(shù),總是等于2加上它的子目錄總數(shù)(含隱藏目錄),這里的2是父目錄對(duì)其的“硬鏈接”和當(dāng)前目錄下的“。硬鏈接“。
七、軟鏈接
除了硬鏈接以外,還有一種特殊情況。文件A和文件B的inode號(hào)碼雖然不一樣,但是文件A的內(nèi)容是文件B的路徑。讀取文件A時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將訪問者導(dǎo)向文件B。因此,無論打開哪一個(gè)文件,最終讀取的都是文件B。這時(shí),文件A就稱為文件B的”軟鏈接“(soft link)或者”符號(hào)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(huì)報(bào)錯(cuò):“No such file or directory”。這是軟鏈接與硬鏈接最大的不同(詳見系統(tǒng)之家如何辨別Linux軟鏈接和硬鏈接):文件A指向文件B的文件名,而不是文件B的inode號(hào)碼,文件B的inode“鏈接數(shù)”不會(huì)因此發(fā)生變化。
代碼如下:
ln -s命令可以創(chuàng)建軟鏈接。
ln -s 源文文件或目錄 目標(biāo)文件或目錄
八、inode的特殊作用
由于inode號(hào)碼與文件名分離,這種機(jī)制導(dǎo)致了一些Unix/Linux系統(tǒng)特有的現(xiàn)象。
1. 有時(shí),文件名包含特殊字符,無法正常刪除。這時(shí),直接刪除inode節(jié)點(diǎn),就能起到刪除文件的作用。
2. 移動(dòng)文件或重命名文件,只是改變文件名,不影響inode號(hào)碼。
3. 打開一個(gè)文件以后,系統(tǒng)就以inode號(hào)碼來識(shí)別這個(gè)文件,不再考慮文件名。因此,通常來說,系統(tǒng)無法從inode號(hào)碼得知文件名。
第3點(diǎn)使得軟件更新變得簡(jiǎn)單,可以在不關(guān)閉軟件的情況下進(jìn)行更新,不需要重啟。因?yàn)橄到y(tǒng)通過inode號(hào)碼,識(shí)別運(yùn)行中的文件,不通過文件名。更新的時(shí)候,新版文件以同樣的文件名,生成一個(gè)新的inode,不會(huì)影響到運(yùn)行中的文件。等到下一次運(yùn)行這個(gè)軟件的時(shí)候,文件名就自動(dòng)指向新版文件,舊版文件的inode則被回收。
九、實(shí)際問題
在一臺(tái)配置較低的Linux服務(wù)器(內(nèi)存、硬盤比較小)的/data分區(qū)內(nèi)創(chuàng)建文件時(shí),系統(tǒng)提示磁盤空間不足,用df -h命令查看了一下磁盤使用情況,發(fā)現(xiàn)/data分區(qū)只使用了66%,還有12G的剩余空間,按理說不會(huì)出現(xiàn)這種問題。 后來用df -i查看了一下/data分區(qū)的索引節(jié)點(diǎn)(inode),發(fā)現(xiàn)已經(jīng)用滿(IUsed=100%),導(dǎo)致系統(tǒng)無法創(chuàng)建新目錄和文件。
查找原因:
/data/cache目錄中存在數(shù)量非常多的小字節(jié)緩存文件,占用的Block不多,但是占用了大量的inode。
解決方案:
1、刪除/data/cache目錄中的部分文件,釋放出/data分區(qū)的一部分inode。
2、用軟連接將空閑分區(qū)/opt中的newcache目錄連接到/data/cache,使用/opt分區(qū)的inode來緩解/data分區(qū)inode不足的問題:
ln -s /opt/newcache /data/cache
上面就是Linux中inode節(jié)點(diǎn)的作用介紹了,本文介紹了inode的概念、內(nèi)容、大小、特殊作用及軟硬鏈接等,希望你對(duì)inode節(jié)點(diǎn)有進(jìn)一步的了解。