一、inode是什么?

理解inode,要从文件储存说起。
文件储存在硬盘上,硬盘的最小存储单位叫做"扇区"(Sector)。每个扇区储存512字节(相当于0.5KB)。
操作系统读取硬盘的时候,不会一个个扇区地读取,这样效率太低,而是一次性连续读取多个扇区,即一次性读取一个"块"(block)。这种由多个扇区组成的"块",是文件存取的最小单位。"块"的大小,最常见的是4KB,即连续八个 sector组成一个 block。
文件数据都储存在"块"中,那么很显然,我们还必须找到一个地方储存文件的元信息,比如文件的创建者、文件的创建日期、文件的大小等等。这种储存文件元信息的区域就叫做inode,中文译名为"索引节点"。
 
二、inode的内容
inode包含文件的元信息,具体来说有以下内容:
  * 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创建时间,mtime指文件内容上一次修改的时间,atime指文件最后一次访问的时间。
  * 链接数,即有多少文件名指向这个inode
  * 文件数据block的位置
可以用stat命令,查看某个文件的inode信息:
stat example.txt
 
总之,除了文件名以外的所有文件信息,都存在inode之中。至于为什么没有文件名,下文会有详细解释。
三、inode的大小
inode也会消耗硬盘空间,所以硬盘格式化的时候,操作系统自动将硬盘分成两个区域。一个是数据区,存放文件数据;另一个是inode区(inode table),存放inode所包含的信息。
每个inode节点的大小,一般是128字节或256字节。inode节点的总数,在格式化时就给定,一般是每1KB或每2KB就设置一个inode。假定在一块1GB的硬盘中,每个inode节点的大小为128字节,每1KB就设置一个inode,那么inode table的大小就会达到128MB,占整块硬盘的12.8%。
查看每个硬盘分区的inode总数和已经使用的数量,可以使用df命令。
df -i
 
查看每个inode节点的大小,可以用如下命令:
sudo dumpe2fs -h /dev/hda | grep "Inode size"
 
由于每个文件都必须有一个inode,因此有可能发生inode已经用光,但是硬盘还未存满的情况。这时,就无法在硬盘上创建新文件。
四、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。
这里值得重复一遍,Unix/Linux系统内部不使用文件名,而使用inode号码来识别文件。对于系统来说,文件名只是inode号码便于识别的别称或者绰号。表面上,用户通过文件名,打开文件。实际上,系统内部这个过程分成三步:首先,系统找到这个文件名对应的inode号码;其次,通过inode号码,获取inode信息;最后,根据inode信息,找到文件数据所在的block,读出数据。
 

使用ls -i命令,可以看到文件名对应的inode号码:

ls -i example.txt
 
五、目录文件
Unix/Linux系统中,目录(directory)也是一种文件。打开目录,实际上就是打开目录文件。
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,由两部分组成:所包含文件的文件名,以及该文件名对应的inode号码。
ls命令只列出目录文件中的所有文件名:
ls /etc
 
ls -i命令列出整个目录文件,即文件名和inode号码:
ls -i /etc
 
如果要查看文件的详细信息,就必须根据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。
ls -l /etc
 
六、硬链接
一般情况下,文件名和inode号码是"一一对应"关系,每个inode号码对应一个文件名。但是,Unix/Linux系统允许,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同样的内容;对文件内容进行修改,会影响到所有文件名;但是,删除一个文件名,不影响另一个文件名的访问。这种情况就被称为"硬链接"(hard link)。
 

ln命令可以创建硬链接:

ln 源文件 目标文件
 
运行上面这条命令以后,源文件与目标文件的inode号码相同,都指向同一个inode。inode信息中有一项叫做"链接数",记录指向该inode的文件名总数,这时就会增加1。反过来,删除一个文件名,就会使得inode节点中的"链接数"减1。当这个值减到0,表明没有文件名指向这个inode,系统就会回收这个inode号码,以及其所对应block区域。
这里顺便说一下目录文件的"链接数"。创建目录时,默认会生成两个目录项:"."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号码就是当前目录的父目录的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加上它的子目录总数(含隐藏目录),这里的2是父目录对其的“硬链接”和当前目录下的".硬链接“。
七、软链接
除了硬链接以外,还有一种特殊情况。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,无论打开哪一个文件,最终读取的都是文件B。这时,文件A就称为文件B的"软链接"(soft link)或者"符号链接(symbolic link)。
这意味着,文件A依赖于文件B而存在,如果删除了文件B,打开文件A就会报错:"No such file or directory"。这是软链接与硬链接最大的不同:文件A指向文件B的文件名,而不是文件B的inode号码,文件B的inode"链接数"不会因此发生变化。
ln -s命令可以创建软链接。
ln -s 源文文件或目录 目标文件或目录
 
八、inode的特殊作用
由于inode号码与文件名分离,这种机制导致了一些Unix/Linux系统特有的现象。
  1. 有时,文件名包含特殊字符,无法正常删除。这时,直接删除inode节点,就能起到删除文件的作用。
  2. 移动文件或重命名文件,只是改变文件名,不影响inode号码。
  3. 打开一个文件以后,系统就以inode号码来识别这个文件,不再考虑文件名。因此,通常来说,系统无法从inode号码得知文件名。
      第3点使得软件更新变得简单,可以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,识别运行中的文件,不通过文件名。更新的时候,新版文件以同样的文件名,生成一个新的inode,不会影响到运行中的文件。等到下一次运行这个软件的时候,文件名就自动指向新版文件,旧版文件的inode则被回收。

九 实际问题

在一台配置较低的Linux服务器(内存、硬盘比较小)的/data分区内创建文件时,系统提示磁盘空间不足,用df -h命令查看了一下磁盘使用情况,发现/data分区只使用了66%,还有12G的剩余空间,按理说不会出现这种问题。 后来用df -i查看了一下/data分区的索引节点(inode),发现已经用满(IUsed=100%),导致系统无法创建新目录和文件。

查找原因:

  /data/cache目录中存在数量非常多的小字节缓存文件,占用的Block不多,但是占用了大量的inode。

解决方案:
  1、删除/data/cache目录中的部分文件,释放出/data分区的一部分inode。
  2、用软连接将空闲分区/opt中的newcache目录连接到/data/cache,使用/opt分区的inode来缓解/data分区inode不足的问题:
  ln -s /opt/newcache /data/cache

转自:https://www.cnblogs.com/thinksasa/archive/2013/04/10/3013445.html

深入理解磁盘文件系统之inode(转)的更多相关文章

  1. 深入理解磁盘文件系统之inode

    一.inode是什么? 理解inode,要从文件储存说起. 文件储存在硬盘上,硬盘的最小存储单位叫做"扇区"(Sector).每个扇区储存512字节(相当于0.5KB). 操作系统 ...

  2. 理解Linux文件系统之inode

    很少转发别人的文章,但是这篇写的太好了. 理解inode   作者: 阮一峰 inode是一个重要概念,是理解Unix/Linux文件系统和硬盘储存的基础. 我觉得,理解inode,不仅有助于提高系统 ...

  3. 理解Linux文件系统之 inode

    一.inode是什么? 理解inode,要从文件储存说起. 文件储存在硬盘上,硬盘的最小存储单位叫做”扇区”(Sector).每个扇区储存512字节(相当于0.5KB). 操作系统读取硬盘的时候,不会 ...

  4. [转]理解Linux文件系统之inode

    很少转发别人的文章,但是这篇写的太好了. 理解inode   作者: 阮一峰 inode是一个重要概念,是理解Unix/Linux文件系统和硬盘储存的基础. 我觉得,理解inode,不仅有助于提高系统 ...

  5. 理解ext文件系统

    理解ext文件系统 @(0001学习博客) 注意:本文参考骏马金龙的博客,详情请移步浏览 一.一些常见的文件系统 Linux的文件系统: ext2(无日志功能), ext3, ext4, xfs, r ...

  6. Linux文件系统(inode、block……)

    内容源于<鸟哥的Linux私房菜> 认识 EXT2 文件系统 文件系统的特殊观察与操作 文件系统 superblock,inode,block superblock,inode,block ...

  7. 【磁盘/文件系统】第五篇:CentOS7.x__btrfs文件系统详解

    前言: Btrfs文件系统是CentOS7.x系列系统上的技术预览版,但是现在还是有公司在使用. btrfs 文件系统(又称B-tree.Butter FS.Better FS等文件系统)   理解b ...

  8. Linux文件系统与inode、Block笔记

    Linux文件系统与inode.Block笔记 在Linux下一切都是文件,无论是设备还是接口,亦或是网卡等均被抽象成了文件,并且有相关的内核代码进行调度.然而,在一切都是文件的前提下,最需要进行探讨 ...

  9. 入门级:理解FAT32文件系统(转载翻译)

    FAT(File Allocation Table ) 这个网页的目的是帮助你理解怎么样在微软FAT32文件系统下取得数据,处理的硬盘的大小通常在500M到几百G之间.FAT是一个相对简单和纯净的文件 ...

随机推荐

  1. Java并发(二):Java内存模型

    一.硬件内存架构 一个现代计算机通常由两个或者多个CPU.其中一些CPU还有多核.每个CPU在某一时刻运行一个线程是没有问题的.如果你的Java程序是多线程的,在你的Java程序中每个CPU上一个线程 ...

  2. bzoj 3872: [Poi2014]Ant colony -- 树形dp+二分

    3872: [Poi2014]Ant colony Time Limit: 30 Sec  Memory Limit: 128 MB Description   There is an entranc ...

  3. [转]android.support.v4.app.Fragment和android.app.Fragment区别

      1.最低支持版本不同 android.app.Fragment 兼容的最低版本是android:minSdkVersion="11" 即3.0版 android.support ...

  4. HDU 5651 xiaoxin juju needs help 数学

    xiaoxin juju needs help 题目连接: http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=5651 Description As we all k ...

  5. linux基础命令学习(一)系统的关机、重启以及注销

    1.shutdown shutdown 参数说明: [-t] 在改变到其它runlevel之前﹐告诉init多久以后关机. [-r] 重启计算器[reboot]. [-k] 并不真正关机﹐只是送警告信 ...

  6. HashSet,TreeSet和LinkedHashSet

    Set接口 Set不允许包含相同的元素,如果试图把两个相同元素加入同一个集合中,add方法返回false. Set判断两个对象相同不是使用==运算符,而是根据equals方法.也就是说,只要两个对象用 ...

  7. drbd + pacemaker

    Centos6.5 X86 64 2014-04-27 # yum -y install corosync pacemaker # -.el6.x86_64.rpm pssh--.el6.x86_64 ...

  8. ios开发中object-c中UTF-8 和 GBK 的 NSString 相互转化的方法

    应用都要遇到一个很头疼的问题:文字编码,汉字的 GBK 和 国际通用的 UTF-8 的互相转化稍一不慎, 就会满屏乱码.下面介绍 UTF-8 和 GBK 的 NSString 相互转化的方法   NS ...

  9. 用 Redis 实现分布式锁(分析)

    文章转自:http://www.jeffkit.info/2011/07/1000/ Redis有一系列的命令,特点是以NX结尾,NX是Not eXists的缩写,如SETNX命令就应该理解为:SET ...

  10. [Android Memory] 使用 Eclipse Memory Analyzer 进行堆转储文件分析

    转载地址:http://www.ibm.com/developerworks/cn/opensource/os-cn-ecl-ma/index.html Eclipse Memory Analyzer ...