Linux中inode有什么用

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inode是用來做什么的

inode是用來存儲文件元信息的區域。中文譯名叫做“索引節點”。

關于inode的背景知識

我們先復習下文件存儲的一些內容。我們知道，文件存儲在硬盤上，硬盤的最小存儲單元呢，又被稱為扇區，扇區的大小是512字節。

操作系統在硬盤上讀取信息時，是按照一次性讀取多個扇區的方式來的，而這多個扇區也叫塊。通常，塊的大小是4KB，大概有8個扇區的大小。需要注意的是，讀取的塊是連續的空間。

這個時候我們能知道，文件是存儲在“塊”中的，就像我們寫C語言程序的時候，我們知道，當我們聲明一個數組的時候，不僅僅會存儲放在數組里面的值，還會存儲對應的數組信息，比如數組的首地址、文件類型和數組長度等等，同樣的，需要找一個地方存儲文件的元信息，類似于文件的創建相關的信息、文件的長度等等。而這個地方，我們稱做inode。

inode中存儲的內容

inode包含著所存儲文件的元信息，包含著這些內容：

• 文件的字節數。

• 文件創建者的ID。

• 文件的Group ID。

• 文件的讀寫等權限。

• 文件的相關時間戳。具體的有三個：ctime-->inode上一次變動的時間；mtime-->文件內容上一次變動的時間；atime-->文件上一次打開的時間。

• 鏈接數

• 文件數據的塊位置
  

inode號碼

第一次看到上面的存儲內容后，我想大家多少會有相同的疑問，既然inode是存儲文件相關信息的，為什么不存儲文件名呢。理由就是，文件名并不是Unix／Linux操作系統識別不同文件的標準。

操作系統是通過inode號碼來識別不同文件的。

在Unix／Linux系統中，用戶層名是通過文件名來打開文件的，系統層面主要是通過了三個步驟來打開文件：

• 根據文件名找到對應的inode號碼。

• 通過inode號碼獲取inode信息。

• 根據inode信息，找到文件數據所存的塊，并獨處數據。
  

inode的特殊作用

Unix／Linux系統中inode號碼和文件名分離，這導致了系統中一些特別的現象：

• 刪除inode節點，即是刪除文件。有些文件可能無法正確刪除，這時我們直接刪掉對應的inode節點，就可以起到刪除文件的作用。

• 移動文件或者重命名文件，不改變inode號碼，僅僅只是改變文件名。

• 通常來說，系統是無法通過inode號碼得到文件名的，當打開一個文件，系統往后就通過inode來識別該文件，不再考慮文件名。
  

因為inode號碼的存在，系統可以在軟件不關閉的情況下進行更新。系統通過inode號碼，識別運行中的文件，更新過程中，文件以相同的文件名，新的inode存在，而不會影響到目前運行中的文件。而原先舊版的inode會在軟件下一次打開時被回收，文件名會自動指向新的inode號碼。

inode空間占用問題

既然同樣是存儲在硬盤里的數據，inode必然也是會占用硬盤空間的，當格式化硬盤的時候，操作系統會自動將硬盤分成兩個區域：

• 數據區

• inode table
  

數據區主要存放文件數據，inode table區域則是存放inode信息。

特別的是，inode所占用的區域大小，在磁盤格式化時操作系統就已經給定。這樣做導致的后果就是，數據區的空間明明還沒有使用完，但是卻無法繼續存取數據了，這時因為inode table區域已經用滿了，所以無法再往磁盤里存儲新的文件。

目錄文件

我們知道，在Unix/Linux中，任何資源都是以文件的形式存在的。目錄也是。我們打開目錄，實際上就是打開目錄文件。目錄文件的結構就是一個列表。

目錄項 = 所包含文件文件名 + 對應inode號碼。

硬鏈接和軟鏈接

關于具體什么是硬鏈接什么是軟鏈接，我就不在這篇博文里贅述了，僅從inode角度去考慮。

從inode號碼的角度考慮，Unix/Linux系統中，是允許多個文件名指向同一個inode號碼的。這個時候，如果刪除掉其中一個文件名，不影響另一個文件名的訪問，同時，如果通過一個文件名打開文件并作出修改，其他文件名打開時可以共享到該修改。那么就稱這種為“硬鏈接”。在Linux中，我們可以通過ln命令來創建硬鏈接。

上面總結到，在inode中，有一個存儲項叫做“鏈接數”，記錄只想該inode的文件名總數。如果通過硬鏈接方式創建一個文件名指向某文件，那該文件對應的inode數據域中鏈接數部分就會 + 1，反之 - 1 。當這個值為0時，系統就會默認沒有文件名指向該inode，此時，就會回收該inode號碼，并且回收對應的塊區域。

而對應的軟鏈接，假設有文件A和文件B，B是A的軟鏈接。這個時候，A和B的inode號碼是不同的，因為它們是不同的文件，但是！B的內容是A的路徑，讀取B的時候，系統會自動訪問A，所以無論打開哪個文件，訪問的都是文件A。這個時候，文件B就被稱為文件A的“軟鏈接”或者“符號鏈接”。

在Unix/Linux系統中，我們可以通過ln -s 命令來創建軟鏈接。

總結和小補充

通過上面的敘述，我們知道inode就像C語言中的指針域，指針域記錄著多種信息，并把我們導向正確的文件位置，讀取需要的信息。(當然也不是完全像。)

Unix/Linux系統中創建目錄時，會自動生成兩個目錄項：

• .目錄

• ..目錄
  

可以通過 ls -al 命令觀察到這兩個目錄。“.目錄“的inode號碼是當前目錄的inode號碼，等同于當前目錄的硬鏈接，而“..“目錄的inode號碼是當前目錄父目錄的inode號碼，等同于父目錄的硬鏈接。目錄硬鏈接總數 = 2 + 子目錄總數(包括隱藏文件)。

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