Linux系统中inode和block详解

一.inode size 定义
单位:Byte

inode table sample
         inode table是data area的索引表。
Inode分为内存中的inode和文件系统中的inode,我们这里说的是文件系统中的inode。
1. linux FS 可以简单分成 inode table与data area两部份。inode table上有许多的inode, 每个inode分别记录一个档案的属性与这个档案分布在哪些datablock上(也就是我们说的指针)。
inode两个功能:记录档案属性和指针
2. inode table中红色区域即inode size,是128Byte,在liunx系统上通过命令我们可以看到,系统就是这么定义的。
Inode size是指分配给一个inode来记录文档属性的磁盘块的大小。
dumpe2fs -h /dev/hda6 | grep node
Inode size:128

3. data ares中紫色的区域block size,就是我们一般概念上的磁盘块。这块区域是我们用来存放数据的地方。
4. 还有一个逻辑上的概念:FS中每分配2048 byte给data area, 就分配一个inode。但一个inode就并不一定就用掉2048 byte, 也不是说files allocation的最小单位是2048 byte, 它仅仅是代表filesystem中inode table/data area分配空间的比例是128/2048,也就是1/16。
mkfs.ext3 -i 2048 这条命令中的-i参数就是我们所说的逻辑概念,它的大小决定inode count的大小,redhat5默认-i最小为可设置为1024.
网上很多介绍关于inode的文章,把inode size的定义搞错了,他们把-i参数这个值或block size解读为inode size 所以很多文章令人费解。
5. inode参数是可以通过mkfs.ext3命令改变的:
mkfs.ext3 -i 2048 -b 8192 -f 1024 /dev/sdb2

-i 2048更改inode为每2KB创建一个
-b 8192设置block size的大小为8kB
-f 1024设置fragments的大小为1KB
mkfs.ext3 –N 2939495  /dev/sdb2


–N 2939495更改inode count。
二.更改一个分区inode参数的完整操作过程:
1. 卸载硬盘分区:
[root@localhost ~]# umount /dev/hda7

2. 调整inode参数
[root@localhost ~]# mkfs.ext3 -i 1024 -b 8192 /dev/hda7

mke2fs 1.39 (29-May-2006)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
2048256 inodes, 512064 blocks
25603 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=525250560
63 block groups
8240 blocks per group, 8240 fragments per group
32512 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
        8240, 24720, 41200, 57680, 74160, 206000, 222480, 403760

Writing inode tables: done                           
Creating journal (8192 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

This filesystem will be automatically checked every 30 mounts or
180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.

3.修改/etc/fstab
修改前
[root@localhost ~]# vi /etc/fstab

LABEL=/       /              ext3    defaults  1 1
LABEL=/boot /boot        ext3    defaults  1 2
devpts         /dev/pts   devpts  gid=5,mode=620  0 0
tmpfs          /dev/shm   tmpfs   defaults  0 0
LABEL=/opt  /opt          ext3    defaults                 1 2
proc           /proc         proc    defaults                 0 0
sysfs          /sys          sysfs   defaults                  0 0
LABEL=/usr  /usr          ext3    defaults                  1 2
LABEL=/var  /var          ext3    defaults                 1 2
LABEL=SWAP-hda8   swap   swap    defaults                0 0
~

修改后:
[root@localhost ~]# vi /etc/fstab   

LABEL=/      /       ext3    defaults    1 1
LABEL=/boot /boot ext3    defaults   1 2
devpts   /dev/pts  devpts  gid=5,mode=620  0 0
tmpfs   /dev/shm tmpfs   defaults    0 0
/dev/hda7 /opt   ext3    defaults   1 2
proc  /proc  proc    defaults   0 0
sysfs  /sys   sysfs   defaults  0 0
LABEL=/usr   /usr    ext3    defaults  1 2
LABEL=/var  /var     ext3    defaults  1 2
LABEL=SWAP-hda8  swap  swap   defaults  0 0

4.挂载分区
mount -a

5.完成后,参数-i 最小值是1024,这个值的大小决定inode count的大小,他们之间的对应关系是:

i=2048                Inode count:1025024
i=1024                Inode count:2048256        

inode size的值在这是没有变化的,这也可以证明我上面定义的inode size。
让我们更加清晰的这几个定义之间的关系。
Inode size
Block size
Inode conut
[root@localhost ~]# dumpe2fs -h /dev/hda7
dumpe2fs 1.39 (29-May-2006)
Filesystem volume name:   <none>
Last mounted on:          <not available>
Filesystem UUID:          440696ad-80e7-4810-8648-a9efda177ea9
Filesystem magic number:  0xEF53
Filesystem revision #:    1 (dynamic)
Filesystem features:      has_journal resize_inode dir_index filetype needs_recovery sparse_super
Default mount options:    (none)
Filesystem state:         clean
Errors behavior:          Continue
Filesystem OS type:       Linux
Inode count:              2048256
Block count:              1024128
Reserved block count:     51206
Free blocks:              873767
Free inodes:              2048245
First block:              0
Block size:               2048
Fragment size:            2048
Reserved GDT blocks:      512
Blocks per group:         8176
Fragments per group:      8176
Inodes per group:         16256
Inode blocks per group:   1016
Filesystem created:       Fri Jul 11 18:10:33 2008
Last mount time:          Fri Jul 11 18:11:02 2008
Last write time:          Fri Jul 11 18:11:02 2008
Mount count:              1
Maximum mount count:      34
Last checked:             Fri Jul 11 18:10:33 2008
Check interval:           15552000 (6 months)
Next check after:         Wed Jan  7 18:10:33 2009
Reserved blocks uid:      0 (user root)
Reserved blocks gid:      0 (group root)
First inode:              11
Inode size:               128
Journal inode:            8
Default directory hash:   tea
Directory Hash Seed:      ad1b7c40-6978-49e9-82f6-2331c5cac122
Journal backup:           inode blocks
Journal size:             32M

由于时间关系:关于mkfs.ext3 -i 2048 -b 8192 -f 1024 /dev/sdb2中这个-i参数的定义,我是根据对应关系推断,给了它只是个逻辑概念的定义。
欢迎大虾们有更有力的论据来解释一下,或推翻我的观点。
三.读取一个树状目录下的文件/etc/crontab 的流程
1.操作系统根据根目录( / )的相关资料可取得 /etc 这个目录所在的 inode ,并前往读取 /etc 这个目录的所有相关属性;
2.根据 /etc 的 inode 的资料,可以取得 /etc 这个目录底下所有文件的关连数据是放置在哪一个 Block 当中,并前往该 block 读取文件的关连性容;
3.由上个步骤的 Block 当中,可以知道 crontab 这个文件的 inode 所在地,并前往该 inode ;
4.由上个步骤的 inode 当中,可以取得 crontab 这个文件的所有属性,并且可前往由 inode 所指向的 Block 区域,顺利的取得 crontab 的文件内容

四.硬链接
Hard Link 只是在某个目录下新增一个该档案的关连数据而已!
1.举个例子来说,我的 /home/vbird/crontab 为一个 hard link 的档案,他连结到 /etc/crontab 这个档案,也就是说,其实 /home/vbird/crontab 与 /etc/crontab 是同一个档案,只是有两个目录( /etc 与 /home/vbird )记录了 crontab 这个档案的关连数据罢了!也就是说,我由 /etc 的 Block 所记录的关连数据可知道 crontab 的 inode 放置在 A 处,而由 /home/vbird 这个目录下的关连数据,contab 同样也指到 A 处的 inode !所以, crontab 这个档案的 inode 与 block 都没有改变,有的只是有两个目录记录了关连数据.
2.使用 hard link 设定连结文件时,磁盘的空间与 inode 的数目都不会改变!由上面的说明来看,我们可以知道, hard link 只是在某个目录下的 block 多写入一个关连数据,所以当然不会用掉 inode 与磁盘空间。
3.当我们修改其中一个文件的内容时,互为硬链接的文件的内容也会跟着变化。如果我们删除互为硬链接关系的某个文件时,其它的文件并不受影响.
4.由于 hard link 是在同一个 partition 上面进行数据关连的建立,所以 hard link 是有限制的:
a. 不能跨 Filesystem.
b. 不能 link 目录。

五.软链接
1.软链接也叫符号链接,他和硬链接有所不同,软链接文件只是其源文件的一个标记。当我们删除了源文件后,链接文件不能独立存在,虽然仍保留文件名,
但我们却不能查看软链接文件的内容了.
2.Symbolic Link 与 Windows 的快捷方式可以给他划上等号,由 Symbolic link 所建立的档案为一个独立的新的档案,所以会占用掉 inode 与 block
3.所以可用使用软链接解决某个分区inode conut不足的问题(软链接到另一个inode count足够多的分区)

Linux系统中inode和block详解

  Linux操作系统中,硬盘的最小存储单位为扇区,每个扇区大小为512字节。而操作系统在读取硬盘数据的时候,一次性最小读取一个块(block),默认一个block大小为4k,即8个扇区。

  Linux系统中,文件分两部分存储。其中文件数据信息存储在block中,而文件的属性等信息存储在inode中(但不包含文件名,文件的名称信息存储在上一级目录block中),inode号即索引节点号。文件名仅是为了方便人们的记忆而使用,系统或程序通过 inode 号寻找正确的文件数据块。Linux系统中,每个文件至少对应一个inode和一个block,如果此文件超过4k,则会对应1个inode和多个block。inode除了存储文件属性信息外,还存储block的指针信息。

1. inode(索引节点)

  相当于书的目录,存储文件的属性信息。从文件系统被创建之后就生成。

  特点说明:

    inide存放文件的属性信息

    inode存放块的指针信息

    创建一个文件,至少占用一个inode和一个block

    在同一个分区中,两个文件的inode号相同,则两个文件互为硬链接文件

[root@oracle12c tmp]# df -i
Filesystem                        Inodes  IUsed    IFree IUse% Mounted on
/dev/mapper/rhel_oracle12c-root 21493760 190179 21303581    1% /
devtmpfs                         1015135    423  1014712    1% /dev
tmpfs                            1019392      1  1019391    1% /dev/shm
tmpfs                            1019392   1460  1017932    1% /run
tmpfs                            1019392     16  1019376    1% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1                         524288    336   523952    1% /boot
/dev/mapper/vg01-lv01           52426752  52273 52374479    1% /oracle
tmpfs                            1019392      9  1019383    1% /run/user/42
tmpfs                            1019392      1  1019391    1% /run/user/0

2. block(数据块)

  相当于书本中目录所指向的内容,用于存储文件的具体内容。在文件系统创建后便生成。

  特点说明:

    存放数据信息

    默认大小为4k,可以进行调整

    比较大的文件,占用多个block

    比较小的文件,如果一个block存不满。剩余空间无法存储其他数据,只能浪费。

    创建一个文件至少占用一个inode和一个block(非空文件)

    磁盘读取数据时按照block为单位读取,每读一次消耗一次磁盘I/0

[root@oracle12c tmp]# df
Filesystem                      1K-blocks     Used Available Use% Mounted on
/dev/mapper/rhel_oracle12c-root  42966532  4919500  38047032  12% /
devtmpfs                          4060540        0   4060540   0% /dev
tmpfs                             4077568        0   4077568   0% /dev/shm
tmpfs                             4077568    28992   4048576   1% /run
tmpfs                             4077568        0   4077568   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1                         1038336   167884    870452  17% /boot
/dev/mapper/vg01-lv01           104802308 21569676  83232632  21% /oracle
tmpfs                              815516       12    815504   1% /run/user/42
tmpfs                              815516        0    815516   0% /run/user/0

注意:

  文件的属性信息存储在inode中,文件的名称信息存储在上一级目录的block中。

[root@oracle12c tmp]# tree 001
001
├── 01.txt
├── 02.txt
├── 03.txt
├── 04.txt
├── 05.txt
├── data
└── test

2 directories, 5 files
[root@oracle12c tmp]# vim 001

" ============================================================================                                                                  
" Netrw Directory Listing                                        (netrw v149)
"   /tmp/001
"   Sorted by      name
"   Sort sequence: [\/]$,\<core\%(\.\d\+\)\=\>,\.h$,\.c$,\.cpp$,\~\=\*$,*,\.o$,\.obj$,\.info$,\.swp$,\.bak$,\~$
"   Quick Help: <F1>:help  -:go up dir  D:delete  R:rename  s:sort-by  x:exec
" ============================================================================
../
./
data/
test/
01.txt
02.txt
03.txt
04.txt
05.txt
.swp
~    

 文件在Linux系统中存储的图例如下:

Linux系统中inode和block详解

 

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