Linux下inode理解及软、硬链接初探

1、Inode是什么？

要理解inode，要从文件储存说起。

文件由元数据和数据构成。

文件储存在硬盘上，最小的存储单位叫做“扇区（Sector）”。每个扇区存储512字节。操作系统读取硬盘时，不会一个扇区一个扇区地读取，这样非常低效；而是一次性连续读取多个扇区，即一次性读取一个“块（block）”。“块”由多个扇区组成，常见的大小有1K、2K、4K等，其中4K较常见。

文件的数据都存储在块(block)中，那么文件的元数据（比如文件的创建者、创建日期、大小等信息）也需要找个空间存储。存储文件元数据信息的区域就叫做inode，中文译作“索引节点”。

在linux系统中，每个文件会分配到一个inode，可以将inode简单理解为指针，它永远指向文件的具体存储位置。系统是通过inode来定位每个文件的。

2、Inode包含的内容

Inode包含下面的信息：

* 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

3、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。

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

查看每个inode的大小：dumpe2fs –h /dev/sda1| grep “Inode size”

4、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。

5、目录文件：

在unix/linux系统中，目录也是一种文件。目录由一系列的目录项（dirent）组成，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。

简单来说，目录是用来关键文件名与Inode number的。

6、那么在linux中，文件系统查找文件的过程是怎样的呢。

以查找/var/log/somefile文件为例：

       先查找/对应的inode号——>在对应inode表中找到/对应inode信息，通过该信息找到对应磁盘块——>在/磁盘块中找到var的inode号——>再到对应的inode表中找到var对应inode信息，获知其对应的磁盘块——>在var对应的磁盘块中找到log对应的inode号——>根据inode号找到log对应inode信息，找到对应的磁盘——>在log中找到somfile文件对应的inode号——>在inode表中找到somefile文件对应inode信息，查找到对应磁盘块——>再到somefile文件的磁盘块上获取文件的数据内容。至此，文件获取。

7、复制、移动和删除文件在inode上的表现

       复制文件：分配空闲的inode——>在inode table里创建条目——>在目录里创建文件和inode的对应关系——>将文件写入块

       移动文件：文件的移动分为两种情况。

              第一种：源文件和目标文件在同一文件系统/分区上。文件移动的实现方式是：在目标目录下创建目标文件名与inode的对应关系——>删除源目录下的源文件名与inode的对应关系。完成。Ctime会被改写。在此情况下，数据在磁盘上的位置没有移动。

              第二种：源文件与目标文件在不同的文件系统上。文件移动的实现方式是：

找到空闲的inode——>在inode下创建条目——>在目录下创建目标文件名和inode的对应关系——>将文件写入块——>同时源文件将被删除。Ctime会被改写，inode发生变化，数据在磁盘上的位置也相应地移动

       删除文件：

       删除文件的实质是减少inode的链接数，当链接数为0时，删除目录下文件名和inode的对应关系，将inode标记为可用。数据在块中并没有被移除，只是该块也被标记为可用，当有新数据写入并且需要用到该块时，该块上面的数据才会被覆盖。

8、软、硬链接的区别

8.1 什么是硬链接

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，Unix/Linux系统允许多个文件名指向同一个inode号码。这意味着，可以用不同的文件名访问同样的内容；对文件内容进行修改，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。这种情况就被称为"硬链接"（hard link）。

       源文件与目标文件的inode号码相同，都指向同一个inode。inode信息中有一项叫做"链接数"，记录指向该inode的文件名总数，这时就会增加1。反过来，删除一个文件名，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。

这里顺便说一下目录文件的"链接数"。创建目录时，默认会生成两个目录项："."和".."。

前者的inode号码就是当前目录的inode号码，等同于当前目录的"硬链接"；后者的inode号码就是当前目录的父目录的inode号码，等同于父目录的"硬链接"。

所以，任何一个目录的"硬链接"总数，总是等于2加上它的子目录总数（含隐藏目录）。

       硬链接创建方式：ln  源文件  链接文件

8.2 什么是软链接

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。因此，无论打开哪一个文件，最终读取的都是文件B。这时，文件A就称为文件B的"软链接"（soft link）或者"符号链接（symbolic link）。

这意味着，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："No such file or directory"。

软连接创建方式：ln –s 源文件 链接文件

这是软链接与硬链接最大的不同：软链接指向文件的文件名，而不是文件的inode号码，文件的"链接数"不会因此发生变化。