一天一点学习Linux之Inode详解

来源:岁月联盟 编辑:exp 时间:2011-10-24

 

在Linux文件系统中,很多人对Inode都不太明白,今天我就和大家一起来分享一下我对Inode的认识,如果有理解错误的地方,请大家多多批评指点。

在上一篇一天一点学习Linux之认识文件系统中,在最后给出了一张EXT3文件系统结构图,里面已经涉及到了Inode的相关信息——图的左下角部分,今天,我们就专门对这一部分进行一下详解,希望通过今天的内容,能帮助大家更清楚的了解Inode。

 


先看看Inode的结构图

 

 

 

再来了解一下文件系统如何存取文件的

1、根据文件名,通过Directory里的对应关系,找到文件对应的Inode number

2、再根据Inode number读取到文件的Inode table

3、再根据Inode table中的Pointer读取到相应的Blocks

 

这里有一个重要的内容,就是Directory,他不是我们通常说的目录,而是一个列表,记录了一个文件/目录名称对应的Inode number。如下图

 

 

Directory:

A directory is a mapping between the human name for the file and the computer’s inode number.

所以说,这个Directory不是文件,我们可以看作是文件系统中的一个属性,只是用来关键文件名与Inode number。这个一定要理解好,否则后面关于硬链接的内容,就不容易理解了。

 

我在一天一点学习Linux之文件与目录权限的基本概念中讲到

第二栏表示的是有多少文件连接到inode

如果是一个文件,此时这一字段表示这个文件所具有的硬链接数,

如果是一个目录,则此字段表示该目录所含子目录的个数。

 

现在是不是容易理解了?如果你还不是很明白,那么下面我们就再通过实例让大家明白。

 

我们以RHEL6系统为例

在根目录下创建一个test目录,我们进入此目录,进行操作。

[root@yufei test]# pwd

/test

[root@yufei test]# touch testfile

[root@yufei test]# mkdir testdir

创建实验文件和目录

[root@yufei test]# ls -li

total 4

977 drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Apr  5 16:48 testdir

976 -rw-r–r–. 1 root root    0 Apr  5 16:47 testfile

查看到文件与目录的Inode和inode count分别为

977 <—–> 2 <—–> testdir

976 <—–> 1 <—–> testfile

现在目录的链接数为2,文件的链接数为1。为什么会这样呢?其实很好理解。对于目录而言,每个目录里面肯定会有两个特殊目录,那就是.和..这两个目录,我们前面的课程中也讲到,.表示当前的目录,而..则是表示上层目录。我们也知道,在Linux系统中,是从根来开始查找的,要想找到某个目录,必需要先找到他的上层目录,所以说,空目录(严格的来说,不能叫空目录)是有两个链接到相应的Inode number的。作为文件很明显,他只有一个链接到相应的Inode number。也不用多说,

 

下面我们就来看看这个链接数是如何改变的。

继续上面的操作

[root@yufei test]# ln testfile testfile.hard

[root@yufei test]# ln -s testfile testfile.soft

对testfile建立一个硬链接和一个软链接

[root@yufei test]# ls -il

total 4

977 drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Apr  5 16:48 testdir

976 -rw-r–r–. 2 root root    0 Apr  5 16:47 testfile

976 -rw-r–r–. 2 root root    0 Apr  5 16:47 testfile.hard

978 lrwxrwxrwx. 1 root root    8 Apr  5 17:03 testfile.soft -> testfile

再查看文件和目录的属性,我们就发现:创建一个硬链接后,testfile的inode count增加了一个。而且testfile和testfile.hard这两个的Inode number是一样的。这个硬链接就是重新创建了一个文件名对应到原文件的Inode。实质就是在Directory中增加了一个新的对应关系。通过这个例子,你是不是更清楚了,这个Inode count的含义了。他就是指,一个Inode对应了多少个文件名。

 

下面我们再来看看硬链接的其他特点

[root@yufei ~]# watch -n 1 “df -i;df”

Every 1.0s: df -i;df                            Tue Apr  5 21:52:53 2011

 

Filesystem            Inodes   IUsed   IFree IUse% Mounted on

/dev/sda1             960992  105415  855577   11% /

tmpfs                  63946       1   63945    1% /dev/shm

Filesystem           1K-blocks      Used Available Use% Mounted on

/dev/sda1             15118728   2747612  11603116  20% /

tmpfs                   255784         0    255784   0% /dev/shm

用上面的命令可以实时查看系统中所剩的block和inode的变化数量。

建议大家不要用deumpe2fs和tune2fs这两个命令,如果使用他们来查看的话,将会很郁闷——你会发现,你无论怎么创建文件或对文件写入内容,Inode和block的值都不会变,除非你每操作一次,重新启动一次系统,而用了上面的命令,就是第秒钟监视他们的变化情况。关于df的命令使用,大家可以自行查看帮助进行学习。当然还有du这个命令,他们都和文件系统有关。

 

我们再来创建一个硬链接

[root@yufei test]# ls -li

total 4

977 drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Apr  5 16:48 testdir

976 -rw-r–r–. 2 root root    0 Apr  5 16:47 testfile

976 -rw-r–r–. 2 root root    0 Apr  5 16:47 testfile.hard

978 lrwxrwxrwx. 1 root root    8 Apr  5 17:03 testfile.soft -> testfile

[root@yufei test]# ln testfile testfile.hard1

[root@yufei test]# ls -li

total 4

977 drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Apr  5 16:48 testdir

976 -rw-r–r–. 3 root root    0 Apr  5 16:47 testfile

976 -rw-r–r–. 3 root root    0 Apr  5 16:47 testfile.hard

976 -rw-r–r–. 3 root root    0 Apr  5 16:47 testfile.hard1

978 lrwxrwxrwx. 1 root root    8 Apr  5 17:03 testfile.soft -> testfile

可以再观察一下Inode count和Inode number的对应关系。

下面再看看inodes和blocks的变化

[root@yufei ~]# watch -n 1 “df -i;df”

Every 1.0s: df -i;df                            Tue Apr  5 21:53:38 2011

 

Filesystem            Inodes   IUsed   IFree IUse% Mounted on

/dev/sda1             960992  105415  855577   11% /

tmpfs                  63946       1   63945    1% /dev/shm

Filesystem           1K-blocks      Used Available Use% Mounted on

/dev/sda1             15118728   2747612  11603116  20% /

tmpfs                   255784         0    255784   0% /dev/shm

我们发现,inodes和blocks是没有减少的,所以说,硬链接是不会占用磁盘的空间的。

如果说删除硬链接的话,就会改变Inode count的数量。硬链接还有其他的两个特性:不能跨Filesystem也不能link目录。

 

下面再来看看这个软链接

[root@yufei test]# ls -il testfile.soft testfile

976 -rw-r–r–. 3 root root 0 Apr  5 21:50 testfile

978 lrwxrwxrwx. 1 root root 8 Apr  5 21:52 testfile.soft -> testfile

他的Inode number和原文件不一样。而且大小也发生了变化。可见,这个软链接是重新建立了一个文件,而文件是指向到原文件,而不是指向原Inode。当然他会占用掉inode 与block。当我们删除了源文件后,链接文件不能独立存在,虽然仍保留文件名,但我们却不能查看软链接文件的内容了。但软链接是可以跨文件系统,而且是可以链接目录。他就相当于windows系统下的快捷方式一样。通过这个特性,我们可以通过软链接解决某个分区inode conut不足的问题(软链接到另一个inode count足够多的分区)。

 

接下来,我们再来分析一下复制文件、移动文件和删除文件对inode的影响

[root@yufei ~]# watch -n 1 “df -i;df”

Every 1.0s: df -i;df                            Tue Apr  5 21:57:38 2011

 

Filesystem            Inodes   IUsed   IFree IUse% Mounted on

/dev/sda1             960992  105415  855577   11% /

tmpfs                  63946       1   63945    1% /dev/shm

Filesystem           1K-blocks      Used Available Use% Mounted on

/dev/sda1             15118728   2747612  11603116  20% /

tmpfs                   255784         0    255784   0% /dev/shm

 

[root@yufei test]# ls -li

total 4

977 drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Apr  5 16:48 testdir

976 -rw-r–r–. 3 root root    0 Apr  5 18:54 testfile

976 -rw-r–r–. 3 root root    0 Apr  5 18:54 testfile.hard

976 -rw-r–r–. 3 root root    0 Apr  5 18:54 testfile.hard1

978 lrwxrwxrwx. 1 root root    8 Apr  5 17:03 testfile.soft -> testfile

我们先记录以上的信息

 

先看复制文件的情况

[root@yufei test]# cp testfile testfile.cp

[root@yufei test]# ls -li

976 -rw-r–r–. 3 root root    0 Apr  5 21:50 testfile

979 -rw-r–r–. 1 root root    0 Apr  5 21:58 testfile.cp

我们只对比这两个文件,发现Inode number不一样,我们再来看看inodes和blocks的剩余情况

Every 1.0s: df -i;df                            Tue Apr  5 22:02:49 2011

 

Filesystem            Inodes   IUsed   IFree IUse% Mounted on

/dev/sda1             960992  105416  855576   11% /

tmpfs                  63946       1   63945    1% /dev/shm

Filesystem           1K-blocks      Used Available Use% Mounted on

/dev/sda1             15118728   2747620  11603108  20% /

tmpfs                   255784         0    255784   0% /dev/shm

发现inodes减少了一个,而blocks也少了,这就说明,复制文件是创建文件,并占Inode和Block的。

文件创建过程是:先查找一个空的Inode,写入新的Inode table,创建Directory,对应文件名,向block中写入文件内容

 

关于移动文件和删除文件的实验,大家可以自己动手来实践吧。我直接给出相应的说明。

移动文件,他分两种情况:

在同一个文件系统中移动文件时

创建一个新的文件名和Inode的对应关系(也就是在Directory中写入信息),然后在Directory中删除旧的信息,更新CTIME,其他的信息如Inode等等均无任何影响

 

在不同文件系统移动文件时

先查找一个空的Inode,写入新的Inode table,创建Directory中的对应关系,向block中写入文件内容,同时还会更改CTIME。

 

删除文件

他实质上就是减少link count,当link count为0时,就表示这个Inode可以使用,并把Block标记为可以写,但并没有清除Block里面数据,除非是有新的数据需要用到这个block。

 

最后我们来做个总结:

1、一个Inode对应一个文件,而一个文件根据其大小,会占用多块blocks。

2、更为准确的来说,一个文件只对应一个Inode。因为硬链接其实不是创建新文件,只是在Directory中写入了新的对应关系而已。

3、当我们删除文件的时候,只是把Inode标记为可用,文件在block中的内容是没有被清除的,只有在有新的文件需要占用block的时候,才会被覆盖‘

 

摘自 羽飞博客