详解Linux索引节点inode

1.inode简介

理解inode，要从文件储存说起。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 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” 。

2.inode包含内容

linux中目录的数据块中的每一项中都包含了文件名和其对应的inode。inode记录了文件的属性以及该文件实际存储位置，即数据块号（block number），每一个block（常见大小4KB），通过inode可以实现文件的查找定位。inode是Linux中的，Unix中是vnode。基本上，inode包含的信息至少有如下这些：

（1）文件的类型
（2）文件访问权限；
（3）文件的所有者与组；
（4）文件的大小；
（5）链接数，即指向该inode的文件名总数；
（6）文件的状态改变时间（ctime）、最近访问时间（atime）和最近修改时间（mtime）；
（7）文件特殊属性，SUID、SGID和SBIT；
（8）文件内容的真正指向（pointer）。

可以用stat命令，查看某个文件的inode信息。

3.inode特点

inode的数量与大小在磁盘格式化的时候就已经固定了，inode的特点有：

（1）每一个inode的大小均固定为128B。可以通过命令dumpe2fs来显示ext2/ext3/ext4文件系统信息。

$ dumpe2fs -h /dev/sda1 | grep "Inode size"
dumpe2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Inode size:      128

（2）每个文件都只占用一个inode。因此，文件系统能够建立的文件数量与inode数量有关。系统读取档案时需要先找到inode，并分析inode所记录的权限与用户是否符合，若符合才能够开始实际读取block的内容。

4.操作系统读取磁盘文件的流程

操作系统读取磁盘文件的流程是这样的：

（1）根据给定的文件的所在目录，获取该目录的数据实体，根据数据实体中的数据项，找到对应文件的inode；
（2）根据文件inode，找到inodeTable；
（3）根据inodeTable中的对应关系，找到对应的block；
（4）读取文件。

系统读取磁盘文件流程示意图如下：

举例来说，如果想要读取/etc/passwd文件，读取流程如下：

（1）获取根目录/的inode。透过挂载点的信息找到根目录的inode号为2；

ll -di /
2 dr-xr-xr-x 19 root root 4096 Feb 14 09:32 /

（2）根据根目录的inode，找到根目录的数据实体block，可以理解为一个文件到inode号的映射表，找到目录etc的inode号；

ll -di /etc
786433 drwxr-xr-x 98 root root 12288 Feb 13 17:18 /etc

（3）根据目录etc的inode号，读取目录etc的数据实体block，并找到文件passwd的inode号；

ll -i /etc/passwd
787795 -rw-r--r-- 1 root root 1552 Jan 4 14:56 /etc/passwd

（4）根据/etc/passwd文件的inode号，即可获取/etc/passwd文件的数据实体block，完成文件的读取。

5.inode的诸多优点

（1）对于有些无法删除的文件可以通过删除inode节点来删除；
（2）移动或者重命名文件，只是改变了目录下的文件名到inode的映射，并不需要实际对硬盘操作；
（3）删除文件的时候，只需要删除inode，不需要实际清空那块硬盘，只需要在下次写入的时候覆盖即可（这也是为什么删除了数据可以进行数据恢复的原因之一）；
（4）打开一个文件后，只需要通过inode来识别文件。

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