Linux文件系统和inode

学到linux上的软连接和硬链接，不得不了解inode，要想知道inode，不得不了解一些文件系统，至少是Linux文件系统

Linux文件系统

文件系统是什么

我的理解，文件系统类似现实中的档案管理，条理化的存储数据。它定义了磁盘上储存文件的方法和数据结构。 不同的人管理档案有不同的管理方法，那么相对于不同的系统格式有不同的存储办法，所以就有了不同的文件系统类型。什么ext2，ext3，ext4,xfs,NTFS,FAT等。但是不同人的管理方法有的领导不承认或者是不认识，那么领导就不能来按照他的管理方法来查找档案，就像不同的操作系统只认识特定的文件系统一样。要想让“领导”认识某些文件系统，则需要教会领导，那么这就涉及到更深层次的编译系统了。

inode是什么

inode又要扯到存储了，我们知道数据是保存在磁盘中的，磁盘上最小存储数据的是扇区，每个扇区一般都是可以存放512字节的数据。

那么如果数据大于512字节时候，磁盘需要不停地移动磁头来查找数据，我们知道一般地文件很容易超过512字节那么如果把多个扇区合并为一个块，那么磁盘就可以提高效率了，。那么磁头一次读取多个扇区就为一个块“block”（linux上称为块，Windows上称为簇）。

一个块多为4KB，因为块是文件系统层面上的概念，所以块也可以在格式化时候自行定义。

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"。

Linux文件系统工作原理初识

我们知道文件系统记录的数据，除了其自身外，还有数据的权限信息，所有者等属性，这些信息都保存在inode中，那么谁来记录inode信息和文件系统本身的信息呢，比如说文件系统的格式，inode与data的数量呢？那么就有一个超级区块（supper block）来记录这些信息了.

每个inode和block，都有编号。通俗讲

• superblock：记录此 filesystem 的整体信息，包括inode/block的总量、使用量、剩余量， 以及文件系统的格式与相关信息等
• inode：记录文件的属性信息，可以使用stat命令查看inode信息。
• block：实际文件的内容，如果一个文件大于一个块时候，那么将占用多个block，但是一个块只能存放一个文件。（因为数据是由inode指向的，如果有两个文件的数据存放在同一个块中，就会乱套了）

inode用来指向数据block，那么只要找到inode，再由inode找到block编号，那么实际数据就能找出来了。我来试着画一个简图

Linux文件系统格式化时候，格式化上面三个区域，supper block， inode 与 block 的区块，假设某一个数据的属性与权限数据是放置到 inode 5 号，而这个 inode 记录了档案数据的实际放置点为 3,4,10 这四个 block 号码，此时我们的操作系统就能够据此来寻找数据了。称为索引式文件系统。

Windows中的FAT文件系统就不是索引式文件系统，如下简图

很明显，我们懂了每一个数据块都存放下一个数据块的索引，如上1>7>4>15。 但这就有了一个问题，如果文件系统中碎片太多，那么将大大降低数据的读取速度。虽然linux系统也会存在碎片化的问题，但由于是索引式文件系统，所以影响并不大，所以一般情况下windows需要经常进行碎片化整理，而linux很少需要进行整理，但是也可以写脚本进行整理，不过这都是那些高手们干的事情。

Inode

inode内容

可以使用stat命令进行查看

• 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

inode大小与数量

inode也会占用磁盘空间，大小一般为128k或256k. inode 数量也可以使用mke2fs -N来进行指定，这在实际的生产中很有必要，比如说论坛系统，因为里面的文件很小，并且很多，很可能会出现inode先用完，而数据空间并没没有使用完。此时就需要根据经验，根据磁盘总空间来进行估算出inode的需求，最好在使用inode完的同时，block也使用完。

生产环境下如果inode不够使用了的缓解办法

如果/data 所在分区inode不够使用 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、用软连接将其他分区目录连接到/data/cache，使用其他分区的inode来缓解/data分区inode不足的问题： 　　ln -s /opt/newcache /data/cache

硬链接与软连接

说到inode，那么硬链接与软连接不用说我们就可以明白了其中的原理了，我就总结了点两者的不同吧。 (1）.软硬链接实现的原理不同 硬链接是建立一个目录项，包含文件名和文件的inode，但inode是原来文件的inode号，并不建立其所对应得数据。所以硬链接并不占用inode。 软连接也创建一个目录项，也包含文件名和文件的inode，但它的inode指向的并不是原来文件名所指向的数据的inode，而是新建一个inode，并建立数据，数据指向的是原来文件名，所以原来文件名的字符数，即为软连接所占字节数

(2).软硬链接所能创建的目标有区别 因为每个分区各有一套不同的inode表，所以硬链接不能跨分区创建而软连接可以,因为软连接指向的书文件名。

(3).硬链接不能指向目录 如果说目录有硬链接那么可能引入死循环，但是你可能会疑问软连接也会陷入循环啊，答案当然不是，因为软连接是存在自己的数据的，可以查看自己的文件属性，既然可以判断出来软连接，那么自然不会陷入循环，并且系统在连续遇到8个符号连接后就停止遍历。但是硬链接可就不行了，因为他的inode号一致，所以就判断不出是硬链接，所以就会陷入死循环了。