Inode及文件元数据

理解inode，要从文件储存说起。

文件存储在硬盘上，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）。

*** 作系统读取硬盘的时候，不会一个个扇区的读取，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“。

inode包含文件的元信息，具体来说有以下内容：

•Size 文件的字节数

•键灶Uid 文件拥有者的User ID

•Gid 文件的Group ID

•Access 文件的读、写、执行权限

•文件的时间戳，共有三个：

•Change 指inode上一次变动的时间

•Modify 指文件内容上一次变动的时间

•Access 指文件上一次打开的时间

•Links 链接数，即有多少文件名指向这个inode

•Inode 文件数据block的位置

•Blocks 块数

•IO Blocks 块大小

•Device 设备号码

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，下文会有详细羡亮没解释。

inode也会消耗硬盘空间，所以硬盘格式化的时候， *** 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

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。案例>>http://zyan.cc/post/295/

使用df -i查看磁盘inode 使用情况。

查看每个inode节点的大小，可以用如下命令：

dumpe2fs -h /dev/sda1| grep "Inode size"

每个inode都有一个号码， *** 作系统用inode号码来识别不同的文件。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：首兄纳先，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：

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 -i命令列出整个目录文件，即文件名和inode号码：

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。目录文件的读权限（r）和写权限（w），都是针对目录文件本身。由于目录文件内只有文件名和inode号码，所以如果只有读权限，只能获取文件名，无法获取其他信息，因为其他信息都储存在inode节点中，而读取inode节点内的信息需要目录文件的执行权限（x）。

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）。

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）。

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。

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.当文件名包含特殊字符导致无法正常删除时，可直接删除inode节点。

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。

部分引自： http://www.ruanyifeng.com/blog/2011/12/inode.html

要了解 Linux *** 作系统上的 inode 前，我们先来说说 Linux *** 作系统上的文件。对于 Linux *** 作系统而言，桥备[一切皆文件]。而文件是无法独立于存储介质(这里指的是物理磁盘或内存、闪存等)存在的，一切 *** 作系统上的文件都无时无刻不在和存储介质打交道。

例如，读取文件时需要将文件从磁盘中加载到内存中，当文件 *** 作结束后，文件又会被存储到磁盘中。那么，既然文件要被存储到磁盘中，而磁盘是有容量限制的，那么也就是说磁盘上能存放的物理文件的数量是有限的。

如果你已经理解了这一个观点，那么恭喜你，你大体上已经知道了 inode 是干什么的。

没错， inode 是用来标识 *** 作系统的文件的一个特征描述，而且 *** 作系统上的 inode 并非无穷无尽，通常在你安装 *** 作系统后，系统上的 inode 数量就已经确定了下来(不过，你可以动态修改 inode 的数量)。

你可以通过 sysctl -a 查询系统上的 inode 数量。

如上， fs.inode-nr 中的 70212 标识当前 *** 作系统已分配的 inode 数量；21785 表示单前 *** 作系统剩余空闲的 inode 数量

刚握耐刚说过， inode 是用来标识文件的一个特征，这是为什么呢？

Linux 系统为每一个文件都分配了一个 inode 编号，这个编号中记录了文件相关的一些元信息，通过这些元信息可以用来唯一标识一个文件。

你可以通过 ls -i 查看任意一个文件的 inode 编号

而要查看文件的元信息，你需要使用 stat {filename}

如上，即为一个文件的 inode 信息。这其中包含：

事实上，刚刚通过 stat logrotate.man 中还包括一个字段 硬链接：1 。

为什么硬链接会出现在 inode 信息中？

一般情况下， *** 作系统中一个文件对应一个 inode ，但是这种规则却不适用于 硬链接 文件。盖因Linux *** 作系统上，允许多个文件指向同一个 inode 编号。(参考自： 理解inode - 阮一峰的网络日志 (ruanyifeng.com) )

硬链接场景下，可以使用不同的文件名访问同一个文件的内容，对文件内容、属性等的修改会传递到其他文件。但删除一个链接文件，并不影响其他文件的访问。

例如，建立 logrotate.man 的硬链接文件

建立硬链接后，通过 stat 可以看到 硬链接的数量变为 2 了。

这个时候我们删除原始的链接文件，查看链接后的文件内容

删除硬链接的原始文件后，可以成功读取链接后的文件内容，此时，硬链接数量又变为了 1。

出现这种情况的原因在于，硬链接实际上是对文件增加了一个索引，这个索引指向文件的 inode 编号。当硬链接的数量大于 1 时，说明该文件除去自身外，还有多个硬链接。当硬链接的数量等于 0 时，此时 *** 作系统已经没有任何文件指向该 inode ，也即是 *** 作系统会回收 inode 。

事实上，每删除一个文件，是对该文件硬链接数的「减一」 *** 作。当文件的硬链接数归 0 时，这个文件会被 *** 作系统彻底清除掉。

最后，通常情况下， *** 作系统分配的 inode 数量是完全够用的段消春，但出于一些程序或人为的意外可能会导致 *** 作系统的 inode 溢出，你可以通过 df -ih 查看系统分区下 inode 的使用情况以便及时作出应对措施。

---