代码编织梦想

一、inode 与 block

操作系统的文件数据除了实际内容之外,通常含有非常多的属性,例如 Linux 操作系统的文件权限(rwx)与文件属性(所有者、群组、时间参数等)。文件系统通常会将这两部分内容分别存放在 inode 和 block 中。

1、inode 和 block 概述

文件是存储在硬盘上的,硬盘的最小存储单位叫做“扇区”(sector),每个扇区存储 512字节。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。
文件数据存储在“块”中,那么还必须找到一个地方存储文件的元信息,比如文件的创建者、文件的创建日期、文件的大小等等。这种存储文件元信息的区域就叫做 inode,中文译名为“索引节点”,也叫 i 节点。因此,一个文件必须占用一个 inode,但至少占用一个 block。
在这里插入图片描述

2.inode 的内容

inode 包含很多的文件元信息,但不包含文件名:

  • 文件的字节数
  • 文件拥有者的 UserID
  • 文件的 GroupID
  • 文件的读、写、执行权限
  • 文件的时间戳

stat 命令即可查看某个文件的 inode 信息

[root@localhost ~]# stat anaconda-ks.cfg 
  文件:"anaconda-ks.cfg"
  大小:1847      	块:8          IO 块:4096   普通文件
设备:fd00h/64768d	Inode:100663366   硬链接:1
权限:(0600/-rw-------)  Uid:(    0/    root)   Gid:(    0/    root)
最近访问:2020-10-28 10:48:11.616496195 +0800
最近更改:2020-10-28 10:44:54.584331362 +0800
最近改动:2020-10-28 10:44:54.584331362 +0800
创建时间:-
[root@localhost ~]# ls -i initial-setup-ks.cfg 
100663375 initial-setup-ks.cfg

3、inode的大小

用户在访问文件时,表面上是用户通过文件名来打开文件,而实际系统内部的过程分成以下三步:

  • 系统找到这个文件名对应的 inode 号码;
  • 通过 inode 号码,获取 inode 信息;
  • 根据 inode 信息,找到文件数据所在的 block,并读出数据。
    在这里插入图片描述
  • inode 也会消耗硬盘空间,所以格式化的时候,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,存放 inode 所包含的信息。每个 inode 的大小,一般是 128 字节或 256 字节。通常情况下不需要关注单个 inode 的大小,而是需要重点关注 inode 总数。inode 的总数在格式化时就给定了,执行“df -i”命令即可查看每个硬盘分区对应的的 inode 总数和已经使用的 inode 数量。
[root@localhost ~]# df -i
文件系统                   Inode 已用(I)  可用(I) 已用(I)% 挂载点
/dev/mapper/centos-root 19417088  199229 19217859       2% /
devtmpfs                  479185     403   478782       1% /dev
tmpfs                     483163       1   483162       1% /dev/shm
tmpfs                     483163     600   482563       1% /run
tmpfs                     483163      16   483147       1% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1                 524288     328   523960       1% /boot
/dev/mapper/centos-home  9480192      17  9480175       1% /home
tmpfs                     483163      19   483144       1% /run/user/0

由于 inode 号码与文件名分离,Linux 系统具备以下几种特有的现象.

  • 文件名包含特殊字符,可能无法正常删除。这时直接删除 inode,能够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.

二、硬链接与软链接

Linux 系统下的链接文件有两种,一种类似于 Windows 的快捷方式功能的文件,可以快速连接到目标文件或目录,称之为软链接;另一种则是通过文件系统的 inode 链接来产生的新文件名,而不是产生新文件,称之为硬链接。

1、硬链接

  • 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 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。
  • ln 命令可以创建硬链接,运行该命令以后,源文件与目标文件的 inode 号码相同,都指向同一个 inode。inode信息中的“链接数”这时就会增加 1 。
  • 当一个文件拥有多个硬链接时,对文件内容修改,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。删除一个文件名,只会使得 inode 中的"链接数"减 1。
  • 注意的是ln不能对目录做硬链接。

命令的基本格式为:
ln 源文件 目标

2、软链接

  • 软链接就是再创建一个独立的文件,而这个文件会让数据的读取指向它连接的那个文件的文件名。

例如,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。这时,文件 A 就称为文件 B 的“软链接”(soft link)。

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。

这是软链接与硬链接最大的不同:文件 A有自己的inode 号码 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。

软链接的创建命令的基本格式为:
ln -s 源文件或目录 目标文件或目录

3、软连接与硬链接的区别

  • 软连接删除源文件后,连接的文件将不能访问。
  • 硬链接删除源文件后,仍然可以访问。
  • 硬链接不可以对文件创建,但软连接可以创建

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