Linuxinode學(xué)習(xí)

1、Linuxinode學(xué)習(xí)在Linux文件系統(tǒng)中，很多人對(duì)Inode都不太明白，今天我就和大家一起來分享一下我對(duì)Inode的認(rèn)識(shí)，如果有理解錯(cuò)誤的地方，請(qǐng)大家多多批評(píng)指點(diǎn)。先看看Inode的結(jié)構(gòu)圖再來了解一下文件系統(tǒng)如何存取文件的1、根據(jù)文件名，通過Directory里的對(duì)應(yīng)關(guān)系，找到文件對(duì)應(yīng)的Inodenumber2、再根據(jù)Inodenumber讀取到文件的Inodetable3、再根據(jù)Inodetable中的Pointer讀取到相應(yīng)的Blocks這里有一個(gè)重要的內(nèi)容，就是Directory，他不是我們通常說的目錄，而是一個(gè)列表，記錄了一個(gè)文件/目錄名稱對(duì)應(yīng)的Inodenumber。如下圖Di

2、rectory:Adirectoryisamappingbetweenthehumannameforthefileandthecomputer'sinodenumber.所以說，這個(gè)Directory不是文件，我們可以看作是文件系統(tǒng)中的一個(gè)屬性，只是用來關(guān)鍵文件名與Inodenumber。這個(gè)一定要理解好，否則后面關(guān)于硬鏈接的內(nèi)容，就不容易理解了。我在一天一點(diǎn)學(xué)習(xí)Linux之文件與目錄權(quán)限的基本概念中講到第二欄表示的是有多少文件連接到inode如果是一個(gè)文件，此時(shí)這一字段表示這個(gè)文件所具有的硬鏈接數(shù)，如果是一個(gè)目錄，則此字段表示該目錄所含子目錄的個(gè)數(shù)。現(xiàn)在是不是容易理解了？如果你還不是

3、很明白，那么下面我們就再通過實(shí)例讓大家明白。我們以RHEL6系統(tǒng)為例在根目錄下創(chuàng)建一個(gè)test目錄，我們進(jìn)入此目錄，進(jìn)行操作。rootyufeitest#pwd/testrootyufeitest#touchtestfilerootyufeitest#mkdirtestdir創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)文件和目錄rootyufeitest#ls-litotal4977drwxr-xr-x.2rootroot4096Apr516:48testdir976-rw-r-r-.1rootroot0Apr516:47testfile查看到文件與目錄的Inode和inodecount分別為977<&gt

4、;2<>testdir976<>1<>testfile現(xiàn)在目錄的鏈接數(shù)為2，文件的鏈接數(shù)為1。為什么會(huì)這樣呢？其實(shí)很好理解。對(duì)于目錄而言，每個(gè)目錄里面肯定會(huì)有兩個(gè)特殊目錄，那就是.和.這兩個(gè)目錄，我們前面的課程中也講到，.表示當(dāng)前的目錄，而.則是表示上層目錄。我們也知道，在Linux系統(tǒng)中，是從根來開始查找的，要想找到某個(gè)目錄，必需要先找到他的上層目錄，所以說，空目錄（嚴(yán)格的來說，不能叫空目錄）是有兩個(gè)鏈接到相應(yīng)的Inodenumber的。作為文件很明顯，他只有一個(gè)鏈接到相應(yīng)的Inodenumber。也不用多說

5、，下面我們就來看看這個(gè)鏈接數(shù)是如何改變的。繼續(xù)上面的操作rootyufeitest#lntestfiletestfile.hardrootyufeitest#ln-stestfiletestfile.soft對(duì)testfile建立一個(gè)硬鏈接和一個(gè)軟鏈接rootyufeitest#ls-il977 drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Aprtotal4976 -rw-r-r-. 2 root root976 -rw-r-r-. 2 root root978 lrwxrwxrwx. 1 root root-> testfile再查看文件和目錄的屬性，516:48

6、testdir0Apr516:47testfile0Apr516:47testfile.hard8Apr517:03testfile.soft我們就發(fā)現(xiàn)：創(chuàng)建一個(gè)硬鏈接后，testfile的inodecount增加了一個(gè)。而且testfile和testfile.hard這兩個(gè)的Inodenumber是一樣的。這個(gè)硬鏈接就是重新創(chuàng)建Inode。實(shí)質(zhì)就是在Directory中增加了一個(gè)新的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過這個(gè)例子，你是不是更清楚了，這個(gè)Inodecount的含義了。他就是指，一個(gè)Inode對(duì)應(yīng)了多少個(gè)文件名。F面我們?cè)賮砜纯从叉溄拥钠渌攸c(diǎn)Tue Aprrootyufei#watch-n1"

7、;df-i;df"Every1.0s:df-i;df521:52:532011FilesystemInodesIUsedIFree IUse%Mountedon/dev/sda196099210541585557711% /tmpfs63946639451%/dev/shmFilesystem1K-blocksUsed Available Use%Mountedon/dev/sda1151187282747612 1160311620%/tmpfs2557842557840%/dev/shm用上面的命令可以實(shí)時(shí)查看系統(tǒng)中所剩的block和inode的變化數(shù)量。建議大家不要用deump

8、e2fs和tune2fs這兩個(gè)命令，如果使用他們來查看的話，將會(huì)很郁悶?zāi)銜?huì)發(fā)現(xiàn)，你無論怎么創(chuàng)建文件或?qū)ξ募懭雰?nèi)容，Inode和block的值都不會(huì)變，除非你每操作一次，重新啟動(dòng)一次系統(tǒng)，而用了上面的命令，就是第秒鐘監(jiān)視他們的變化情況。關(guān)于df的命令使用，大家可以自行查看幫助進(jìn)行學(xué)習(xí)。當(dāng)然還有du這個(gè)命令，他們都和文件系統(tǒng)有關(guān)。我們?cè)賮韯?chuàng)建一個(gè)硬鏈接rootyufeitest#ls-li5 16:48 testdirtotal4977drwxr-xr-x.2rootroot4096Apr976 -rw-r-r-. 2 root root0 Apr5 16:47 testfile976 -rw-

9、r-r-. 2 root root0 Apr5 16:47 testfile.hard978 lrwxrwxrwx. 1 root root8 Apr 5 17:03 testfile.soft->testfilerootyufeitest#lntestfiletestfile.hard1rootyufeitest#ls-li5 16:48 testdirtotal4977drwxr-xr-x.2rootroot4096Apr976 -rw-r-r-. 3 root root0 Apr5 16:47 testfile976 -rw-r-r-. 3 root root0 Apr5

10、16:47 testfile.hard976 -rw-r-r-. 3 root root0 Apr5 16:47 testfile.hard1978 lrwxrwxrwx. 1 root root8 Apr 5 17:03 testfile.soft->testfile可以再觀察一下Inodecount和Inodenumber的對(duì)應(yīng)關(guān)系。inodes和blocks的變化rootyufei#watch-n1"df-i;df"Every 1.0s: df -i;df 5 21:53:38 2011FilesystemMounted on/dev/sda1 tmpf

11、s/dev/shmFilesystemInodes IUsedTue AprIFree IUse%960992 105415 85557711% /639461K-blocks1639451%Used Available Use%Mountedon/dev/sda11511872827476121160311620%/tmpfs25578402557840%/dev/shm我們發(fā)現(xiàn)，inodes和blocks是沒有減少的，所以說，硬鏈接是不會(huì)占用磁盤的空間的。如果說刪除硬鏈接的話，就會(huì)改變Inodecount的數(shù)量。硬鏈接還有其他的兩個(gè)特性：不能跨Filesystem也不能link目錄。下面再

12、來看看這個(gè)軟鏈接rootyufeitest#ls-iltestfile.softtestfile976-rw-r-r-.3rootroot0Apr521:50testfile978lrwxrwxrwx.1rootroot8Apr521:52testfile.soft->testfile他的Inodenumber和原文件不一樣。而且大小也發(fā)生了變化?？梢?，這個(gè)軟鏈接是重新建立了一個(gè)文件，而文件是指向到原文件，而不是指向原Inode。當(dāng)然他會(huì)占用掉inode與block。當(dāng)我們刪除了源文件后，鏈接文件不能獨(dú)立存在，雖然仍保留文件名，但我們卻不能查看軟鏈接文件的內(nèi)容了。但軟鏈接是可以跨

13、文件系統(tǒng)，而且是可以鏈接目錄。他就相當(dāng)于windows系統(tǒng)下的快捷方式一樣。通過這個(gè)特性，我們可以通過軟鏈接解決某個(gè)分區(qū)inodeconut不足的問題（軟鏈接到另一個(gè)inodecount足夠多的分區(qū)）。接下來，我們?cè)賮矸治鲆幌聫?fù)制文件、移動(dòng)文件和刪除文件對(duì)inode的影響rootyufei#watch-n1"df-i;df"Every1.0s:df-i;dfTueApr521:57:382011FilesystemInodesIUsedIFreeIUse%Mountedon/dev/sda196099210541585557711%/tmpfs/dev/shm6394616

14、39451%Filesystem1K-blocksUsed Available Use%Mountedon/dev/sda1151187282747612 1160311620%/tmpfs2557842557840%/dev/shmrootyufeitest#ls-li5 16:48 testdirtotal4977drwxr-xr-x.2rootroot4096Apr976 -rw-r-r-. 3 root root0 Apr5 18:54 testfile976 -rw-r-r-. 3 root root0 Apr5 18:54 testfile.hard976 -rw-r-r-. 3

15、root root0 Apr5 18:54 testfile.hard1978 lrwxrwxrwx. 1 root root8 Apr 5 17:03 testfile.soft->testfile我們先記錄以上的信息先看復(fù)制文件的情況rootyufeitest#cptestfiletestfile.cprootyufeitest#ls-li976-rw-r-r-.3rootroot0Apr521:50testfile979-rw-r-r-.1rootroot0Apr521:58testfile.cp我們只對(duì)比這兩個(gè)文件，發(fā)現(xiàn)Inodenumber不一樣，我們?cè)賮砜纯磇node

16、s和blocks的剩余情況Every1.0s:df-i;dfTueApr522:02:492011FilesystemInodesIUsedIFreeIUse%Mountedon/dev/sda196099210541685557611%/tmpfs639461639451%/dev/shmFilesystem1K-blocksUsedAvailableUse%Mountedon/dev/sda11511872827476201160310820%/tmpfs25578402557840%/dev/shm發(fā)現(xiàn)inodes減少了一個(gè)，而blocks也少了，這就說明，復(fù)制文件是創(chuàng)建文件，并占Ino

17、de和Block的。文件創(chuàng)建過程是：先查找一個(gè)空的Inode，寫入新的Inodetable,創(chuàng)建Directory,對(duì)應(yīng)文件名，向block中寫入文件內(nèi)容關(guān)于移動(dòng)文件和刪除文件的實(shí)驗(yàn)，大家可以自己動(dòng)手來實(shí)踐吧。我直接給出相應(yīng)的說明。移動(dòng)文件，他分兩種情況：在同一個(gè)文件系統(tǒng)中移動(dòng)文件時(shí)創(chuàng)建一個(gè)新的文件名和Inode的對(duì)應(yīng)關(guān)系（也就是在Directory中寫入信息），然后在Directory中刪除舊的信息，更新CTIME，其他的信息如Inode等等均無任何影響在不同文件系統(tǒng)移動(dòng)文件時(shí)先查找一個(gè)空的Inode，寫入新的Inodetable，創(chuàng)建Directory中的對(duì)應(yīng)關(guān)系，向block中寫入文件內(nèi)

18、容，同時(shí)還會(huì)更改CTIME。刪除文件他實(shí)質(zhì)上就是減少linkcount，當(dāng)linkcount為0時(shí)，就表示這個(gè)Inode可以使用，并把Block標(biāo)記為可以寫,但并沒有清除Block里面數(shù)據(jù)，除非是有新的數(shù)據(jù)需要用到這個(gè)block。最后我們來做個(gè)總結(jié)：1、一個(gè)Inode對(duì)應(yīng)一個(gè)文件，而一個(gè)文件根據(jù)其大小，會(huì)占用多塊blocks。2、更為準(zhǔn)確的來說，一個(gè)文件只對(duì)應(yīng)一個(gè)Inode。因?yàn)橛叉溄悠鋵?shí)不是創(chuàng)建新文件，只是在Directory中寫入了新的對(duì)應(yīng)關(guān)系而已。3、當(dāng)我們刪除文件的時(shí)候，只是把Inode標(biāo)記為可用，文件在block中的內(nèi)容是沒有被清除的，只有在有新的文件需要占用block的時(shí)候，才會(huì)被

19、覆蓋。附錄：kernel部分inode數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)列表*、*索引節(jié)點(diǎn)對(duì)象由inode結(jié)構(gòu)體表示，定義文件在中*/structinodestructhlist_nodei_hash;哈希表*/structlist_headi_list;引節(jié)點(diǎn)鏈表*/structlist_headi_dentry;目錄項(xiàng)鏈表*/unsignedlongi_ino;節(jié)點(diǎn)號(hào)*/atomic_ti_count;/*引用記數(shù)*/umode_ti_mode;/*訪問權(quán)限控制*/linux/fs.h/*/* 索/*/*/*unsignedinti_nlink;硬鏈接數(shù)*/uid_ti_uid;/*使用者id*/gid_ti_gi

20、d;/*使用者id組*/kdev_ti_rdev;/*實(shí)設(shè)備標(biāo)識(shí)符*/loff_ti_size;/*以字節(jié)為單位的文件大小*/structtimespeci_atime;/*最后訪問時(shí)間*/structtimespeci_mtime;/*最后修改(modify)時(shí)間*/structtimespeci_ctime;/*最后改變(change)時(shí)間*/unsignedinti_blkbits;/*以位為單位的塊大小*/unsignedlongi_blksize;/*以字節(jié)為單位的塊大小*/unsignedlongi_version;/*版本號(hào)*/unsignedlongi_blocks;/*文件的

21、塊數(shù)*/unsignedshorti_bytes;/*使用的字節(jié)數(shù)*/spinlock_ti_lock;/*自旋鎖*/structrw_semaphorei_alloc_sem;/*索引節(jié)點(diǎn)信號(hào)量*/structinode_operations*i_op;/*索引節(jié)點(diǎn)操作表*/structfile_operations*i_fop;/*默認(rèn)的索引節(jié)點(diǎn)操作*/structsuper_block*i_sb;/*相關(guān)的超級(jí)塊*/structfile_lock*i_flock;/*文件鎖鏈表*/structaddress_space*i_mapping;/*相關(guān)的地址映射*/structaddress

22、_spacei_data;/*設(shè)備地址映射*/structdquot*i_dquotMAXQUOTAS;/*節(jié)點(diǎn)的磁盤限額*/struct listheadi_devices;/* 塊設(shè)備鏈表*/structpipe_inode_info*i_pipe;/*管道信息*/structblock_device*i_bdev;/*塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)*/unsignedlongi_dnotify_mask;/*目錄通知掩碼*/structdnotify_struct*i_dnotify;/*目錄通知*/unsignedlongi_state;/*狀態(tài)標(biāo)志*/unsignedlongdirtied_when;/

23、*首次修改時(shí)間*/unsignedinti_flags;/*文件系統(tǒng)標(biāo)志*/unsignedchari_sock;/*可能是個(gè)套接字吧*/atomic_ti_writecount;/*寫者記數(shù)*/void*i_security;/*u32安全模塊*/i_generation;/*索引節(jié)點(diǎn)版本號(hào)*/unionvoid*generic_ip;/*文件特殊信息*/u;/*索引節(jié)點(diǎn)的操作inode_operations定義在linux/fs.h中*/structinode_operationsint(*create)(structinode*,structdentry*,int);/*VFS通過系統(tǒng)調(diào)

24、用create()和open()來調(diào)用該函數(shù)，從而為dentry對(duì)象創(chuàng)建一個(gè)新的索引節(jié)點(diǎn)。在創(chuàng)建時(shí)使用mode制定初始模式*/structdentry*(*lookup)(structinode*,structdentry*);/*該韓式在特定目錄中尋找索引節(jié)點(diǎn)，該索引節(jié)點(diǎn)要對(duì)應(yīng)于dentry中給出的文件名*/int(*link)(structdentry*,structinode*,structdentry*);/*該函數(shù)被系統(tǒng)調(diào)用link()電泳，用來創(chuàng)建硬連接。硬鏈接名稱由dentry參數(shù)指定，連接對(duì)象是dir目錄中l(wèi)d_dentry目錄想所代表的文件*/int(*unlink)(str

25、uctinode*,structdentry*);/*該函數(shù)被系統(tǒng)調(diào)用unlink()調(diào)用，從目錄dir中刪除由目錄項(xiàng)dentry制動(dòng)的索引節(jié)點(diǎn)對(duì)象*/int(*symlink)(structinode*,structdentry*,constchar*);/*該函數(shù)被系統(tǒng)電泳symlik()調(diào)用，創(chuàng)建符號(hào)連接，該符號(hào)連接名稱由symname指定，連接對(duì)象是dir目錄中的dentry目錄項(xiàng)*/int(*mkdir)(structinode*,structdentry*,int);/*該函數(shù)被mkdir()調(diào)用，創(chuàng)建一個(gè)新魯姆。創(chuàng)建時(shí)使用mode制定的初始模式*/int(*rmdir)(stru

26、ctinode*,structdentry*);/*該函數(shù)被系統(tǒng)調(diào)用rmdir()調(diào)用，刪除dir目錄中的dentry目錄項(xiàng)代表的文件*/int(*mknod)(structinode*,structdentry*,int,dev_t);/*該函數(shù)被系統(tǒng)調(diào)用mknod()調(diào)用，創(chuàng)建特殊文件(設(shè)備文件、命名管道或套接字)。要?jiǎng)?chuàng)建的文件放在dir目錄中，其目錄項(xiàng)問dentry，關(guān)聯(lián)的設(shè)備為rdev，初始權(quán)限由mode指定*/int(*rename)(structinode*,structdentry*structinode*,structdentry*);/*VFS調(diào)用該函數(shù)來移動(dòng)文件。文件源路徑在old_dir目錄中，源文件由old_dentry目錄項(xiàng)所指定，目標(biāo)路徑在new_dir目錄中，目標(biāo)文件由new_dentry指定*/int(*readlink)(structdentry*,char*,int);/*該函數(shù)被系統(tǒng)調(diào)用readlink()調(diào)用，拷貝數(shù)據(jù)到特定的緩沖buffer中。拷貝的數(shù)據(jù)來自dentry指定的符號(hào)鏈接，最大拷貝大小可達(dá)到buflen字節(jié)*/int(*follow_link)(structdentry*,structnameidata*);/*該函數(shù)由VFS調(diào)用，從一個(gè)符號(hào)連接查找他指向的索引節(jié)點(diǎn)，由dentry指向的連接被解析*/int(*put_