inode簡單理解本文來源自網路文章，並針對文章內容加以批註和修改。希望能幫到你! 一. 磁碟設備說到inode，首先必須要提及下《操作系統》中磁碟存儲器的管理一節。磁碟設備是一種相當複雜的機電設備（比較詳細的介紹可以參考blog硬碟內部硬體結構和工作原理詳解）。磁碟設備可以包括一個或多個物 ...

inode簡單理解

本文來源自網路文章，並針對文章內容加以批註和修改。希望能幫到你!

一. 磁碟設備

說到inode，首先必須要提及下《操作系統》中磁碟存儲器的管理一節。磁碟設備是一種相當複雜的機電設備（比較詳細的介紹可以參考blog硬碟內部硬體結構和工作原理詳解）。磁碟設備可以包括一個或多個物理碟片，每個磁碟片分一個或兩個存儲面（如圖（a）所示）。每個磁碟面被組織成若幹個同心環，這種環稱為磁軌track，各磁軌之間留有必要的間隙。每條磁軌又被邏輯上劃分成若幹個扇區sectors（批註：stat 命令中的Blocks項）。在不同扇區之間又保留必要的間隔, 圖（b）中顯示了顯示了一個有3個磁軌，每個磁軌又被分成 8 個扇區的磁碟片的一個存儲面。

在操作系統中，信息一般以扇區(sectors)的形式存儲在硬碟上，而每個扇區包括512個位元組的數據和一些其他信息（即一個扇區包括兩個主要部分：存儲數據地點的標識符和存儲數據的數據段）。操作系統讀取硬碟的時候，不會一個個扇區地讀取，這樣效率太低，而是一次性連續讀取多個扇區，即一次性讀取一個塊（blocks）（批註:stat 命令中 IO Block 項）。這種由多個扇區組成的”塊”，是文件存取的最小單位。”塊”的大小，最常見的是4KB，即連續八個 sectors組成一個 blocks。（批註：這裡的塊是linux 系統一次讀取的粒度，linux 中一次讀取8個扇區）

二. inode的內容

既然文件數據都儲存在”塊”中，那麼對於操作系統而言，必須採用一種方式來找到這個存儲文件數據的“塊”，為此操作系統便引入了一個非常重要的概念”inode”，中文名為“索引結點” 。既然引進inode的目的是為了找到“塊”，那麼inode中必然包括像文件數據block位置這麼重要的信息，當然也不僅僅包括這麼一個信息，還包括比如文件的創建者、文件的創建日期、文件的大小等等。具體可以輸入stat指令查看某個文件的inode信息，這裡以example.txt為例。

stat

這裡便可以看到inode信息主要包括：

文件的位元組數，塊數

文件擁有者的User ID

文件的Group ID

文件的讀、寫、執行許可權

文件的時間戳，共有三個：ctime指inode上一次變動的時間，mtime指文件內容上一次變動的時間，atime指文件上一次打開的時間。

鏈接數，即有多少文件名指向這個inode

文件數據block的位置

inode編號

Stat 命令補充：

我們重新創建一個ex.txt 文件，並輸入一些字元。

這就會產生一些疑問？（下麵是阮一峰博客下麵的一個問題）

所以這裡解答一下：通常的 Linux 塊大小為 512 位元組，一次讀取通常讀取的塊數為8個塊（扇區），所以這裡 IO-Blocks為 4096（4k）,表示一次讀取8個扇區，這樣可以提高效率。這裡的512就是磁碟上一個扇區的大小。

查看扇區大小：

測試：如果我們輸入4096個字元，應該還是8個塊，如果輸入4097個字元，那麼應該是16快。結果如下所示：

我們使用如下代碼生成4096大小的文件：

#!/bin/sh
for i in {1..2048}
do
    echo 'o' >> ex.txt
done

結果：

證明！

三. inode的大小

前面已經提到inode中包括關於某個文件的索引信息，那麼其中必然會存儲部分數據，在電腦中必然會占據一定的空間，所以硬碟格式化的時候，操作系統自動將硬碟分成兩個區域。一個是數據區，存放文件數據；另一個是inode區（inode table），存放inode所包含的信息。

每個inode節點的大小，一般是128位元組或256位元組。inode節點的總數，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的硬碟中，每個inode節點的大小為128位元組，每1KB就設置一個inode，那麼inode table的大小就會達到128MB，占整塊硬碟的12.8%。

查看每個硬碟分區的inode總數和已經使用的數量，可以使用df命令查看。

inode

查看每個inode節點的大小，可以用如下命令：

sudo dumpe2fs -h /dev/sda9 | grep “Inode size”

inode-Size

由於每個文件都必須有一個inode，因此有可能會發生磁碟空間未滿而inode已經用完導致不能存入文件的情況。

四. inode編號

在Unix/Linux操作系統中，系統內部並不採用文件名查找文件，而是使用inode編號來識別文件。因此對於系統來說，文件名只是inode號碼便於識別的別稱或者綽號。而站在用戶角度，用戶通過文件名，打開文件，實際上，系統內部是獲取inode信息找到數據塊的，這個過程分成三步：

首先，系統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；
最後，根據inode信息，找到文件數據所在的block，讀出數據。

註：可以使用df -i或者ls -i均可以查看到文件名對應的inode號碼。
inode編號

五. 目錄文件

Unix/Linux系統中，目錄（directory）也是一種文件。打開目錄，實際上就是打開目錄文件。
目錄文件的結構非常簡單，就是一系列目錄項（dirent）的列表。每個目錄項，由兩部分組成：所包含文件的文件名，以及該文件名對應的inode號碼。
對於目錄文件而言，其讀許可權（r）和寫許可權（w）並不難理解，都是針對目錄文件本身。由於目錄文件內只有文件名和inode號碼，所以如果只有讀許可權，只能獲取文件名，無法獲取其他信息，這主要是因為其他信息都儲存在inode節點中，而讀取inode節點內的信息需要目錄文件的執行許可權（x）。

六. 硬鏈接

一般情況下，文件名和inode號碼是”一一對應”關係，每個inode號碼對應一個文件名。但是Unix/Linux系統允許，多個文件名指向同一個inode號碼。這意味著，可以用不同的文件名訪問同樣的內容；對文件內容進行修改，會影響到所有文件名；但是，刪除一個文件名，不影響另一個文件名的訪問。這種情況就被稱為”硬鏈接”（hard link）。可以使用ln指令添加硬鏈接。

運行上面這條命令以後，源文件與目標文件的inode號碼相同，都指向同一個inode。inode信息中有一項叫做”鏈接數”，記錄指向該inode的文件名總數，這時就會增加1。反過來，刪除一個文件名，就會使得inode節點中的”鏈接數”減1。當這個值減到0，表明沒有文件名指向這個inode，系統就會回收這個inode號碼，以及其所對應block區域。
這裡順便說一下目錄文件的”鏈接數”。創建目錄時，預設會生成兩個目錄項：”.”和”..”。前者的inode號碼就是當前目錄的inode號碼，等同於當前目錄的”硬鏈接”；後者的inode號碼就是當前目錄的父目錄的inode號碼，等同於父目錄的”硬鏈接”。所以，任何一個目錄的”硬鏈接”總數，總是等於2加上它的子目錄總數（含隱藏目錄）。

七.軟鏈接

除了硬鏈接以外，還有一種特殊情況。
文件A和文件B的inode號碼雖然不一樣，但是文件A的內容是文件B的路徑。讀取文件A時，系統會自動將訪問者導向文件B。因此，無論打開哪一個文件，最終讀取的都是文件B。這時，文件A就稱為文件B的”軟鏈接”（soft link）或者”符號鏈接（symbolic link）。
這意味著，文件A依賴於文件B而存在，如果刪除了文件B，打開文件A就會報錯：”No such file or directory”。這是軟鏈接與硬鏈接最大的不同：文件A指向文件B的文件名，而不是文件B的inode號碼，文件B的inode”鏈接數”不會因此發生變化。ln -s命令可以創建軟鏈接。

ln -s

八、inode的特殊作用

由於inode號碼與文件名分離，這種機制導致了一些Unix/Linux系統特有的現象。

有時，文件名包含特殊字元，無法正常刪除。這時，直接刪除inode節點，就能起到刪除文件的作用。
移動文件或重命名文件，只是改變文件名，不影響inode號碼。
打開一個文件以後，系統就以inode號碼來識別這個文件，不再考慮文件名。因此，通常來說，系統無法從inode號碼得知文件名。

最後一點使得軟體更新變得簡單，可以在不關閉軟體的情況下進行更新，不需要重啟。因為系統通過inode號碼，識別運行中的文件，不通過文件名。更新的時候，新版文件以同樣的文件名，生成一個新的inode，不會影響到運行中的文件。等到下一次運行這個軟體的時候，文件名就自動指向新版文件，舊版文件的inode則被回收。

參考鏈接：
1. 硬碟內部硬體結構和工作原理詳解

2. 理解inode

3. https://blog.csdn.net/u013595419/article/details/51094360/

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