inode的基础知识

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，即连续八个扇区组成一个块。

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 信息

inode包含文件的元信息，具体来说有这些内容。Size文件的字节数。Uid文件拥有者的用户ID。Gid文件的Group ID。

Access: (0664/-rw-rw-r--)文件的读、写、执行权限。Links链接数，即有多少文件指向这个inode。

Blocks文件所使用的总块数。IO Block文件数据block的大小，此数据是在分区的时候指定，单位是字节。

文件的时间戳，共有三个。Change: 2022-12-19 21:15:11.119221489 +0800也就是ctime指inode上一次改变的时间。

Modify: 2022-12-19 21:15:11.119221489 +0800也就是mtime指文件内容上一次修改的时间。

Access: 2022-12-19 21:15:11.119221489 +0800也就是atime指文件上一次打开的时间。

我们可以运行stat命令查看某个文件的inode信息，例如命令stat example.txt查看example.txt文件的元信息。

stat example.txt

File: example.txt
  Size: 0         	Blocks: 0          IO Block: 4096   regular empty file
Device: 814h/2068d	Inode: 855322      Links: 1
Access: (0664/-rw-rw-r--)  Uid: ( 1000/ myfreax)   Gid: ( 1000/ myfreax)
Access: 2022-12-19 21:15:11.119221489 +0800
Modify: 2022-12-19 21:15:11.119221489 +0800
Change: 2022-12-19 21:15:11.119221489 +0800
 Birth: -

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，是因为文件名存储在目录中。

目录是一个特殊的文件，它存储文件名与inode的一一对应关系。目录包含的信息包括inode号码，文件名，文件名称的长度。

inode 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，通常称为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，在格式化时就指定，一般是每1KB或每2KB就设置一个inode。

假设在一块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%。

要查看每个硬盘分区的inode总数和已经使用的数量，可以运行df命令df -i。

df -i

Filesystem        Inodes  IUsed     IFree IUse% Mounted on
udev             2029095    655   2028440    1% /dev
tmpfs            2039243   1272   2037971    1% /run
/dev/sdb4        3383296 836357   2546939   25% /
tmpfs            2039243   1249   2037994    1% /dev/shm
tmpfs            2039243      8   2039235    1% /run/lock
tmpfs            2039243     19   2039224    1% /sys/fs/cgroup

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。

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，系统内部将这个过程分成三步。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。

如果你需要知道文件对应的inode编码，可以运行命令ls -i命令。

ls -i example.txt

链接文件

一般情况下，文件和inode号码是一一对应关系，每个inode号码对应一个文件。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，可以以不同的文件名访问文件。对文件内容进行修改，会影响到原始文件。

但是删除一个文件，不影响另一个文件的访问。这种情况就被称为硬链接hard link。要创建文件的硬链接，可以运行ln命令ln example.txt example1.txt。

ls -i example1.txt example.txt

828860 example1.txt  828860 example.txt

当对文件创建硬链接后，源文件与目标文件的inode号码相同，都指向同一个inode。这一点决定了硬链接不能跨分区创建。

每个分区都有自己的inode表，如果硬链接可以跨分区创建的话，可能就是出现目标分区没有相同inode号码或者覆盖已经存在文件等等。

在inode保护的信息中有一项叫做链接数，记录指向inode的文件名总数，当为文件创建硬链接时就会加1。

反过来，删除链接文件，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。

软链接并不像硬链接那样，拥有相同的inode号码，软链接文件有自己的独立的inode号码。

当你为你文件创建软链接时，原始文件inode信息的链接数也不会增加，删除文件的软链接原始文件inode也不会减少。

inode 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。

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。

移动文件或重命名文件，只是改变文件名，不影响inode号码。

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。