背景

最近在復(fù)習(xí)Linux命令，到df的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了一個(gè)之前忽略的東西。也就是 -i 這個(gè)選項(xiàng)，列出文件系統(tǒng)分區(qū)的inode信息。這個(gè)inode，是個(gè)什么東西？

inode是用來做什么的

inode是用來存儲(chǔ)文件元信息的區(qū)域。中文譯名叫做“索引節(jié)點(diǎn)”。

關(guān)于inode的背景知識

我們先復(fù)習(xí)下文件存儲(chǔ)的一些內(nèi)容。我們知道，文件存儲(chǔ)在硬盤上，硬盤的最小存儲(chǔ)單元呢，又被稱為扇區(qū)，扇區(qū)的大小是512字節(jié)。

操作系統(tǒng)在硬盤上讀取信息時(shí)，是按照一次性讀取多個(gè)扇區(qū)的方式來的，而這多個(gè)扇區(qū)也叫塊。通常，塊的大小是4KB，大概有8個(gè)扇區(qū)的大小。需要注意的是，讀取的塊是連續(xù)的空間。

這個(gè)時(shí)候我們能知道，文件是存儲(chǔ)在“塊”中的，就像我們寫C語言程序的時(shí)候，我們知道，當(dāng)我們聲明一個(gè)數(shù)組的時(shí)候，不僅僅會(huì)存儲(chǔ)放在數(shù)組里面的值，還會(huì)存儲(chǔ)對應(yīng)的數(shù)組信息，比如數(shù)組的首地址、文件類型和數(shù)組長度等等，同樣的，需要找一個(gè)地方存儲(chǔ)文件的元信息，類似于文件的創(chuàng)建相關(guān)的信息、文件的長度等等。而這個(gè)地方，我們稱做inode。

inode中存儲(chǔ)的內(nèi)容

inode包含著所存儲(chǔ)文件的元信息，包含著這些內(nèi)容：

• 文件的字節(jié)數(shù)。
• 文件創(chuàng)建者的ID。
• 文件的Group ID。
• 文件的讀寫等權(quán)限。
• 文件的相關(guān)時(shí)間戳。具體的有三個(gè)：ctime-->inode上一次變動(dòng)的時(shí)間；mtime-->文件內(nèi)容上一次變動(dòng)的時(shí)間；atime-->文件上一次打開的時(shí)間。
• 鏈接數(shù)
• 文件數(shù)據(jù)的塊位置
  

inode號碼

第一次看到上面的存儲(chǔ)內(nèi)容后，我想大家多少會(huì)有相同的疑問，既然inode是存儲(chǔ)文件相關(guān)信息的，為什么不存儲(chǔ)文件名呢。理由就是，文件名并不是Unix／Linux操作系統(tǒng)識別不同文件的標(biāo)準(zhǔn)。

操作系統(tǒng)是通過inode號碼來識別不同文件的。

在Unix／Linux系統(tǒng)中，用戶層名是通過文件名來打開文件的，系統(tǒng)層面主要是通過了三個(gè)步驟來打開文件：

• 根據(jù)文件名找到對應(yīng)的inode號碼。
• 通過inode號碼獲取inode信息。
• 根據(jù)inode信息，找到文件數(shù)據(jù)所存的塊，并獨(dú)處數(shù)據(jù)。
  

inode的特殊作用

Unix／Linux系統(tǒng)中inode號碼和文件名分離，這導(dǎo)致了系統(tǒng)中一些特別的現(xiàn)象：

• 刪除inode節(jié)點(diǎn)，即是刪除文件。有些文件可能無法正確刪除，這時(shí)我們直接刪掉對應(yīng)的inode節(jié)點(diǎn)，就可以起到刪除文件的作用。
• 移動(dòng)文件或者重命名文件，不改變inode號碼，僅僅只是改變文件名。
• 通常來說，系統(tǒng)是無法通過inode號碼得到文件名的，當(dāng)打開一個(gè)文件，系統(tǒng)往后就通過inode來識別該文件，不再考慮文件名。
  

因?yàn)閕node號碼的存在，系統(tǒng)可以在軟件不關(guān)閉的情況下進(jìn)行更新。系統(tǒng)通過inode號碼，識別運(yùn)行中的文件，更新過程中，文件以相同的文件名，新的inode存在，而不會(huì)影響到目前運(yùn)行中的文件。而原先舊版的inode會(huì)在軟件下一次打開時(shí)被回收，文件名會(huì)自動(dòng)指向新的inode號碼。

inode空間占用問題

既然同樣是存儲(chǔ)在硬盤里的數(shù)據(jù)，inode必然也是會(huì)占用硬盤空間的，當(dāng)格式化硬盤的時(shí)候，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將硬盤分成兩個(gè)區(qū)域：

• 數(shù)據(jù)區(qū)
• inode table
  

數(shù)據(jù)區(qū)主要存放文件數(shù)據(jù)，inode table區(qū)域則是存放inode信息。

特別的是，inode所占用的區(qū)域大小，在磁盤格式化時(shí)操作系統(tǒng)就已經(jīng)給定。這樣做導(dǎo)致的后果就是，數(shù)據(jù)區(qū)的空間明明還沒有使用完，但是卻無法繼續(xù)存取數(shù)據(jù)了，這時(shí)因?yàn)閕node table區(qū)域已經(jīng)用滿了，所以無法再往磁盤里存儲(chǔ)新的文件。

目錄文件

我們知道，在Unix/Linux中，任何資源都是以文件的形式存在的。目錄也是。我們打開目錄，實(shí)際上就是打開目錄文件。目錄文件的結(jié)構(gòu)就是一個(gè)列表。

目錄項(xiàng) = 所包含文件文件名 + 對應(yīng)inode號碼。

硬鏈接和軟鏈接

關(guān)于具體什么是硬鏈接什么是軟鏈接，我就不在這篇博文里贅述了，僅從inode角度去考慮。

從inode號碼的角度考慮，Unix/Linux系統(tǒng)中，是允許多個(gè)文件名指向同一個(gè)inode號碼的。這個(gè)時(shí)候，如果刪除掉其中一個(gè)文件名，不影響另一個(gè)文件名的訪問，同時(shí)，如果通過一個(gè)文件名打開文件并作出修改，其他文件名打開時(shí)可以共享到該修改。那么就稱這種為“硬鏈接”。在Linux中，我們可以通過ln命令來創(chuàng)建硬鏈接。

上面總結(jié)到，在inode中，有一個(gè)存儲(chǔ)項(xiàng)叫做“鏈接數(shù)”，記錄只想該inode的文件名總數(shù)。如果通過硬鏈接方式創(chuàng)建一個(gè)文件名指向某文件，那該文件對應(yīng)的inode數(shù)據(jù)域中鏈接數(shù)部分就會(huì) + 1，反之 - 1 。當(dāng)這個(gè)值為0時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)默認(rèn)沒有文件名指向該inode，此時(shí)，就會(huì)回收該inode號碼，并且回收對應(yīng)的塊區(qū)域。

而對應(yīng)的軟鏈接，假設(shè)有文件A和文件B，B是A的軟鏈接。這個(gè)時(shí)候，A和B的inode號碼是不同的，因?yàn)樗鼈兪遣煌奈募?！B的內(nèi)容是A的路徑，讀取B的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)訪問A，所以無論打開哪個(gè)文件，訪問的都是文件A。這個(gè)時(shí)候，文件B就被稱為文件A的“軟鏈接”或者“符號鏈接”。

在Unix/Linux系統(tǒng)中，我們可以通過ln -s 命令來創(chuàng)建軟鏈接。

總結(jié)和小補(bǔ)充

通過上面的敘述，我們知道inode就像C語言中的指針域，指針域記錄著多種信息，并把我們導(dǎo)向正確的文件位置，讀取需要的信息。(當(dāng)然也不是完全像。)

Unix/Linux系統(tǒng)中創(chuàng)建目錄時(shí)，會(huì)自動(dòng)生成兩個(gè)目錄項(xiàng)：

• .目錄
• ..目錄
  

可以通過 ls -al 命令觀察到這兩個(gè)目錄?！?目錄“的inode號碼是當(dāng)前目錄的inode號碼，等同于當(dāng)前目錄的硬鏈接，而“..“目錄的inode號碼是當(dāng)前目錄父目錄的inode號碼，等同于父目錄的硬鏈接。目錄硬鏈接總數(shù) = 2 + 子目錄總數(shù)(包括隱藏文件)。

好了，以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作能帶來一定的幫助，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對腳本之家的支持。

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