dsqzhaoyue 发表于 2018-5-19 14:53:20

Linux inode的理解

  描述:
      一:inode是什么?
  
  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(即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"。
  其中数据分为:

  数据:记录的是文件的内容
  元数据:附加于文件的属性(文件的大小,属性,时间戳等)
        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上一次变动的时间
                       mtime指文件内容上一次变动的时间
                       atime指文件上一次打开的时间
    * 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 file1
File: `file1'
Size: 4         Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: fd00h/64768dInode: 524295      Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--)Uid: (    0/    root)   Gid: (501/gentoo)
Access: 2008-08-11 02:21:55.309471159 +0800
Modify: 2008-08-11 02:21:50.212463934 +0800
Change: 2008-08-11 02:21:50.212463934 +0800  
  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
Filesystem            Inodes IUsed   IFree IUse% Mounted on
/dev/mapper/vg0-root 1310720 11438 1299282    1% /
tmpfs               125513   1125512    1% /dev/shm
/dev/sda1            51200    38   51162    1% /boot
/dev/mapper/vg0-usr   655360 79404575956   13% /usr
/dev/mapper/vg0-var13107202793 1307927    1% /var  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 file1
524295 file1      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。
  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 -i /etc/
1180046 abrt                     1179654 modprobe.d
1181590 acpi                     1179684 motd
1180385 adjtime                  1181787 mtab  
应用场景:

        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inode来缓解/data分区inode不足的问题:
   ln -s /opt/newcache /data/cache
  

  系统是如何创建、删除、移动文件的
  创建文件
  用touch命令创建文件或cp命令复制文件时,系统会分配一个空闲的inode,在indoe表中生成inumber,同时其父目录data block里添加inumber,这样一个新文件就创建成功了
  

  删除文件:rm命令
  链接数递减,从而释放inode号被重用
  把数据块放在空闲中
  删除父目录里的映射
  数据被当作另一个文件使用数据块时才会被覆盖
  格式: rm...FILE...
           -i:交互式
           -f:强制删除
           -r:递归
  危险操作 : #rm -rf /
  


  移动文件:mv命令
  1,如果mv命令的源文件或目录和目标文件或目录在同一个系统,会生成一个与源文件同名的文件在对应的路径目录下;删除旧目录条目对应的旧的文件名,其不影响inode表(除时间戳)或磁盘上面的数据位置,没有数据被移动
  2,如果源文件或目录与目标文件或目录在不同的文件系统,由于inode不能跨文件系统,所以mv需要在目标文件系统中执行相当于cp和rm操作
   格式:mv ... [-T] SOURCE DEST
               mv ... SOURCE... DIRECTORY
               mv ... -t DIRECTORY SOURCE.
                   -i:交互式
               -f: 强制
  
结束语:
  本片内容是本人对上课内容的总结和整理,请各位路过的达人多多请教1
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