Inode理解

1、Inode的作用

操作系统的文件存储在硬盘上，硬盘的最小存储单位叫做“扇区”，每个扇区存储512字节。操作系统读取文件时是以块为单位读取，“块(block)”是文件存取的最小单位。一般是4KB，也就是8个扇区的大小。文件数据存储在块中，因此还需要一个存储文件的元信息（文件的创建者、创建日期、文件大小、文件的读写执行权限、链接数、文件数据block的位置）的区域，因此这种存储文件元信息的位置称为inode，中文名叫“索引节点”。

2、Inode中包含的内容

Inode中包含文件的元信息，具体来说有以下内容：

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* 文件的字节数
　　* 文件拥有者的User ID
　　* 文件的Group ID
　　* 文件的读、写、执行权限
　　* 文件的时间戳，共有三个：ctime指inode上一次变动的时间，mtime指文件内容上一次变动的时间，atime指文件上一次打开的时间。
　　* 链接数，即有多少文件名指向这个inode
　　* 文件数据block的位置

查看文件的Inode信息，可以使用stat命令

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stat example.txt

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3、Inode的大小

Inode也会消耗硬盘空间，因此格式化时，操作系统会将系统自动分为两个区域，一个是数据区，存放文件数据；另一个是Inode区，主要存放Inode所包含的信息。

一个Inode一般是128B或256B。Inode节点的总数，在格式化时就给定，一般是每1KB或每2KB的位置就设置一个inode。假定在1GB的硬盘上，每个inode节点的大小为128字节，则inode table的大小就会达到128MB，占整个硬盘的12.8%。

可以使用df(disk freedom)命令查看每个硬盘分区的Inode总数和已经使用的数量。

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df -i

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4、Inode号码

每个inode都有一个号码，操作系统用inode号码来识别不同的文件。

操作系统打开文件的步骤：根据文件名获取对应的inode编号—>使用inode编号获得inode信息—–>在inode节点中查找文件数据所在的block，读出数据。

5、目录文件

Unix/Linux中目录也是一种文件。打开目录实际就是打开目录文件。

目录文件的结构非常简单，就是一系列目录项(dirent)的列表。每个目录项，都由两部分组成：所包含文件的文件名，以及该文件对应的inode号码。

ls命令只列出了目录文件中的所有文件名：ls /etc

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ls -i命令列出整个目录文件：ls -i /etc；

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如果需要查看文件的详细信息，就需要根据inode号码访问inode节点，读取信息。ls -l命令列出文件的详细信息。

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注：文件目录的权限：目录文件的读权限(r)和写权限(w)都是针对目录文件本身。而读取inode节点内的信息需要目录文件的执行权限（x）。

6、硬链接

一般来说一个文件名对应一个inode节点，即文件名和inode号码是”一一对应“关系，但是Unix/Linux允许多个文件名指向同一个inode号码。

这意味着可以用不同的文件名访问相同的内容；对文件内容进行修改会影响所有文件名；但是删除一个文件名不会影响另一个文件名的访问。这种情况称为“硬链接”（hard link）。

建立硬链接可以采用ln命令

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ln 源文件 目标文件

而inode节点中有一项叫“链接数”，记录该指向该inode的文件名总数，这时就会增加1。

而每删除一个文件名就会使得inode中的节点中的“链接数”减1。当该值减为0表明没有文件名指向该inode，系统就会回收该inode号码，以及其所对应的block区域。

注：对于目录文件的“链接数”，在创建目录时，默认生成两个目录项：”.”和“..”。前者的inode号码就是当前目录的inode号码，等同于当前目录的硬链接；后者的inode号码指向当前父节点的inode号码，等同于父目录的“硬链接”。所以任何一个目录的”硬链接”总数，总是等于2加上他的子目录总数（含隐藏目录）。

7、软连接

硬连接是两个文件的inode号相同，可以访问同一个inode节点。还由一种特殊情况，文件A和文件B的inode号码虽然不一样，但是文件A的内容是文件B的路径。读取文件A时系统会自动将访问者导向文件B。因此无论打开哪个文件最终读取的都是文件B。此时文件A就称为文件B的“软连接”或者“符号连接”。

这就意味着文件A依赖文件B的存在，文件B不存在时文件A就会报错。

软连接和硬链接最大的不同：软件连接指向另外一个文件的文件名，而不是文件的indoe，因此指向文件的inode连接数不会发生变化。

创建软连接：ln -s 源文件 目标文件

8、inode的特殊作用

a、当文件名包含特殊字符无法删除时，可以删除inode节点，就能起到删除文件的作用。

b、当移动文件时或重命名文件时只是修改文件名，不影响inode号码。

c、打开一个文件以后，系统以inode号码来识别这个文件，不再考虑文件名。因此通常来说系统无法通过inode号码得知文件名。（可以利用该特点对软件进行更新，在不关闭软件的情况下进行更新，不需要重启。因为系统通过inode号码运行运行中的文件，不通过文件名。更新的时候以同样的文件名，生成一个新的inode节点，不会影响运行中的文件。等到下一次运行该软件时，文件名指向新版软件，旧版软件的inode则被回收）https://hexo.io/docs/one-command-deployment.html)