什么是inode

inode 是 Unix/Linux 文件系统下的重要概念。我理解它应该是 index node （索引节点）的简写。

文件存储在磁盘上，最小存储单元是 Sector“扇区”，每个扇区大小为512字节，即0.5KB。但操作系统读写磁盘，不会一个扇区一个扇区操作。而是一次操作由连续多个扇区组成的“块”（block），以提高效率。所以磁盘常常被称为“块存储设备”。最常见的“块”由8个扇区组成，也就是4KB。

所以我们常常看到磁盘性能测试中有一项“4K随机存储速率”。

文件存储在“块”中，我们还需要系统能快速找到它们，所以文件系统会为文件所在的块建立索引，和一些元信息，包括文件的创建者、创建日期、大小等。这些储存元信息的区域就叫 inode。

inode的内容

我们在Linux下可以直接执行 stat 命令来查看文件的 inode 信息

  1. # stat web.yaml
  2.   File: ‘web.yaml’
  3.   Size: 588             Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
  4. Device: fd01h/64769d    Inode: 131087      Links: 1
  5. Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
  6. Access: 2022-03-30 23:50:30.054945544 +0800
  7. Modify: 2022-03-30 23:50:27.879934597 +0800
  8. Change: 2022-03-30 23:50:27.880934602 +0800

我们可以看到它输出了文件的：

  • 大小，以字节为单位，Blocks: 8 这里的block我理解应该是扇区的概念，588字节也会占用整个块，8个扇区，4906字节的磁盘空间。
  • Inode 号，和链接文件数
  • 访问权限，所有者和所属组
  • 文件的时间戳，包括 Access（atime）文件上次访问的时间，Modify（mtime）文件上一次修改的时间，Change （ctime）inode上一次变动的时间

    inode的大小

    inode也会消耗硬盘空间，在分区时，文件系统会将磁盘分为两个区域：
  1. 数据区，存放文件数据；
  2. 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。inode的节点总数，在格式化时就已确定。查看磁盘分区的inode总量和已使用数量，可以用df命令：

  1. df -i
  2. Filesystem      Inodes IUsed   IFree IUse% Mounted on
  3. devtmpfs        980150   308  979842    1% /dev
  4. tmpfs           982791     2  982789    1% /dev/shm
  5. tmpfs           982791   381  982410    1% /run
  6. tmpfs           982791    16  982775    1% /sys/fs/cgroup
  7. /dev/vda1      2621440 66173 2555267    3% /

查看每个inode节点的大小，可以用 dumpe2fs

  1. # dumpe2fs -h /dev/vda1 | grep "Inode size"
  2. dumpe2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
  3. Inode size:               256

PS：由于每个文件都必须有一个inode，因此有可能发生inode已经用光，但是硬盘还未存满的情况。这时，就无法在硬盘上创建新文件。

inode号码

每个inode都有一个inode号码，操作系统用inode号来识别不同的文件。
即：文件名是给人看的，Linux系统内定位文件用inode，而不是文件名

用户通过文件名打开文件的过程：

  1. 系统找到这个文件名对应的inode号
  2. 通过inode号码，获取inode信息
  3. 根据inode信息，找到文件数据所在的block，读取数据

通过ls命令可以看到文件名对应的inode号：

  1. # ls -i web.yaml
  2. 131087 web.yaml

inode的特殊作用

因inode号与文件名分离，这种机制导致Unix/Linux系统特有的现象。

  • 有时候文件因包含特殊字符无法正常删除，此时直接删除inode节点，就能删除文件。
  • 移动文件或者重命名，只是改变了文件名，不影响inode号码
  • 打开文件以后，系统用inode来识别文件，不考虑文件名，而且系统无法从inode号码得知文件名

参考：
http://www.ruanyifeng.com/blog/2011/12/inode.html