Linuxinode的基礎概念

在理解inode之前，先了解下磁盤扇區(qū)，磁盤的最小單位，我們都知道，磁盤一個扇區(qū)是512個字節(jié)。磁盤讀寫是都是按照塊來操作的，一個塊一般是4K，也就是連續(xù)的8個扇區(qū)，以塊為單位讀寫是為了提高性能。

文件數(shù)據(jù)都儲存在"塊"中，那么很顯然，我們還必須找到一個地方儲存文件的元信息，比如文件的創(chuàng)建者、文件的創(chuàng)建日期、文件的大小等等。這種儲存文件元信息的區(qū)域就叫做inode，中文譯名為"索引節(jié)點"。

磁盤上inode節(jié)點存儲和數(shù)據(jù)“塊”存儲是在兩個不同的區(qū)域，inode存儲文件的元數(shù)據(jù)，但是不包括變長的文件名信息，因此inode大小是固定的，包含的元數(shù)據(jù)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(nèi)容上一次變動的時間，atime指文件上一次打開的時間。
* 鏈接數(shù)，即有多少文件名指向這個inode
* 文件數(shù)據(jù)block的位置

可以使用 stat file_name 查看文件的inode數(shù)據(jù)，硬盤格式化的時候，操作系統(tǒng)自動將硬盤分成兩個區(qū)域。一個是數(shù)據(jù)區(qū)，存放文件數(shù)據(jù)；另一個是inode區(qū)（inode table），存放inode所包含的信息。

每個inode節(jié)點的大小，一般是128字節(jié)或256字節(jié)。inode節(jié)點的總數(shù)，在格式化時就給定，一般是每1KB或每2KB就設置一個inode。假定在一塊1GB的硬盤中，每個inode節(jié)點的大小為128字節(jié)，每1KB就設置一個inode，那么inode table的大小就會達到128MB，占整塊硬盤的12.8%。

因此，對于存儲大量小文件來說，可能文件系統(tǒng)的inode不夠用，如果inode資源耗盡，就無法新建文件。比如阿里的TFS（專門用于存儲小文件的分布式存儲）就是將小文件合并成“大塊”文件來存儲的，節(jié)省inode資源。

可以使用 df -i 查看各個分區(qū)的Inode使用情況：

[luoxn28@localhost ~]$ df -i
Filesystem      Inodes  IUsed   IFree IUse% Mounted on
/dev/sda3      9283072 297711 8985361    4% /
devtmpfs        180632    384  180248    1% /dev
tmpfs           184648      1  184647    1% /dev/shm
tmpfs           184648    914  183734    1% /run
tmpfs           184648     16  184632    1% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1       153600    334  153266    1% /boot
tmpfs           184648     20  184628    1% /run/user/1000

進程打開innode狀態(tài)圖如下：

由于進程中File對象有獨立的文件偏移量（current file offset），因此多個進程可以讀寫文件的不同位置的數(shù)據(jù)，但是一般不建議這樣玩，因為系統(tǒng)不保證該情況下的寫的原子性，多進程可以通過文件鎖實現(xiàn)對文件內(nèi)容的寫保護。

innode號碼

每個inode都有一個號碼，操作系統(tǒng)用inode號碼來識別不同的文件。Unix/Linux系統(tǒng)內(nèi)部不使用文件名，而使用inode號碼來識別文件。對于系統(tǒng)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(tǒng)內(nèi)部這個過程分成三步：首先，系統(tǒng)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(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 file_name*命令可以查看inode號碼。

目錄文件

目錄也是一種文件，也有自己的inode，其inode本身存儲該目錄的元信息，對應的塊內(nèi)容存儲一系列文件（目錄+文件），每個文件包括文件名及其對應的inode編號。

硬鏈接與軟連接

硬鏈接和軟連接都是對應同一個文件塊，只不過：

• 硬鏈接：兩個文件名對應同一個inode節(jié)點，只不過inode節(jié)點的連接數(shù)為2，刪除其中一個硬鏈接時不會真正刪除文件，只有在inode連接數(shù)為0時才會刪除文件；

• 軟連接：兩個文件名分別對應各自的inode節(jié)點，這兩個inode節(jié)點指向同一個文件塊，通過原來文件名刪除文件后，建立的軟連接無法使用了，軟連接類似于windows的快捷方式。