文章目录

• 前言
• 一、inode与block
• • 1.概述
  • • 1.1 block
    • 1.2 元信息
    • 1.3 inode
  • 2.inode的内容
  • 3.目录文件的结构
  • 4.inode的号码
  • 4.inode的大小
• 二、硬链接与软链接
• • 1.硬链接
  • 2.软链接
  • 3.小结

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前言

• 在处理Linux系统出现的各种故障时，故障的症状是最容易发现的，而导致这一故障的原因才是最终排除故障的关键
• 熟悉Linux系统中常见的日志文件，了解一般故障的分析与解决办法，将有助于管理员快速定位故障点，“对症下药”，及时解决各种系统问题
• 由于故障现象的不确定性，在进行一些模拟故障的操作之前，最好提前做好备份

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一、inode与block

• 在新的操作系统中，文件除了实际内容外，通常含有非常多的属性，例如Linux操作系统的文件权限（rwx）与文件属性（所有者，群组，时间参数等）
• 文件系统通常会将这两部分分别存放在inode和block中

1.概述

• 文件存储在硬盘上，硬盘的最小存储单元是“扇区”，每个扇区存储512字节

1.1 block

• 一般连续八个扇区组成一个“块”（block），一个块是4K大小，是文件存取的最小单位
• 操作系统读取硬盘的时候，不会一个扇区一个扇区的读取，而是一次性读取多个扇区，即一次性读取一个块

1.2 元信息

• 文件数据包括实际数据与元信息（类似文件属性）
• 元信息是关于信息的信息，用于描述信息的结构、语义、用途和用法等，如文件的创建者、创建日期、文件大小和文件权限等

1.3 inode

• 文件数据存储在“块”中，还需要找到一个地方存储文件的元信息
• 这个区域就叫做inode，中文译名为“索引节点”。也叫i节点
• 综上所述，一个文件必须占用一个inode，且至少占用一个block

存储内容	存储位置
元信息	inode
数据	block

2.inode的内容

• inode包含很多的文件元信息，但不包括文件名
• 查看文件名对应的inode信息有两种方式
  • ls -i 文件名 （详细一些）
  • stat 文件名 （仅显示文件名和大小）

[root@localhost ~]# touch zcy.txt
[root@localhost ~]# stat zcy.txt
  文件："zcy.txt"
  大小：0         	块：0          IO 块：4096   普通空文件
设备：802h/2050d	Inode：50331733    硬链接：1
权限：(0644/-rw-r--r--)  Uid：(    0/    root)   Gid：(    0/    root)
环境：unconfined_u:object_r:admin_home_t:s0
最近访问：2020-12-02 18:57:44.877383213 +0800
最近更改：2020-12-02 18:57:44.877383213 +0800
最近改动：2020-12-02 18:57:44.877383213 +0800
创建时间：-
[root@localhost ~]# ls -i zcy.txt
50331733 zcy.txt

• Linux系统文件有三个主要的时间属性（看上图所示）
  • 最近访问（Access）：最后一次访问文件或目录的时间
  • 最近更改（Modify）：最后一次修改文件或目录（内容）的时间
  • 最近改动（Change）：最后一次改变文件或者目录（属性）的时间

3.目录文件的结构

• 上文说过，indo中并不包含文件名；文件名是存放在目录中，而在Liunx系统中万物皆文件，所以目录也是一种文件
• 目录文件结构如下图

文件名1	inode号码1
文件名2	inode号码2
…	…

• 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
• Linux系统内部不使用文件名，而是使用inode号来识别文件
• 对于用户来说，文件名只是inode号码便于识别的一个“别称”
• 文件名和inode号码是一种相对应的关系，每个inode号码相对应一个文件名

4.inode的号码

• （举例）用户通过文件名来打开文件，但在系统内部会产生三个步骤：
  • 系统会首先根据文件名去寻找与之相对应的inode号
  • 再通过inode号获取inode信息，查看该用户是否具备访问这个文件的权限
  • 若有，则会根据inode信息指向相对应文件数据所在的block，并读取数据显示给用户（若没有则会返回Permission denied，即没有权限）
• 硬盘分区后的结构

文件名	→	目录项	/	目录块
元信息	→	inode	/	inode表区块
数据	→	block	/	block数据区

4.inode的大小

• inode也会消耗硬盘空间，每个inode大小一般是128字节或256字节
• 格式化的时候，系统会自动将硬盘分成两个区域
  • 一个是数据区域，存放文件数据
  • 另一个是inode区，存放inode所包含的信息
• 通常情况下不需要关注单个inode的大小，而是需要关注inode的总数；inode的总数在格式化的时候就给定好了
• 执行“df -i”可以查看每个硬盘分区时对应的inode总数和已使用的inode数量

[root@localhost ~]# df -i
文件系统          Inode 已用(I)  可用(I) 已用(I)% 挂载点
/dev/sda2      10485760  123414 10362346       2% /
devtmpfs         479491     379   479112       1% /dev
tmpfs            483163       1   483162       1% /dev/shm
tmpfs            483163     551   482612       1% /run
tmpfs            483163      16   483147       1% /sys/fs/cgroup
/dev/sda3       5242880     143  5242737       1% /home
/dev/sda1       3145728     328  3145400       1% /boot
tmpfs            483163       9   483154       1% /run/user/42
tmpfs            483163       1   483162       1% /run/user/0

• 由于inode号码与文件名是分离的，这种机制导致了Linux系统具备以下几种特有的现象
  • 文件名包含特殊字符的话可能就无法正常删除了，这时需直接删除inode才能起到删除文件的作用
  • 移动文件或者重命名文件，只是会改变文件名，并不影响inode号码
  • 打开一个文件以后，系统会以inode号来识别这个文件，而不是去考虑文件名
  • 文件数据被修改保存后，会生成一个新的inode号
• 这种机制下，软件可以在不关闭的情况下进行更新，而且不需要重启，因为系统是通过inode号码来识别运行中的文件而不是通过文件名
  这样，在更新的时候（就像你在进入vim编辑器编辑的过程），新版的文件会以同样的文件名再生成一个新的inode，而不会影响到运行中的文件
  等到再一次运行这个软件的时候（wq），文件名就会指向新版文件，同时回收掉旧版文件的inode号（更新inode号）

二、硬链接与软链接

• 在Linux下面的链接文件有两种
  • 一种类似于windows的快捷方式功能的文件，可以快速连接到目标文件或目录，这种称之为软链接
  • 另一种则通过文件系统的inode链接来产生文件名，而不是产生新文件，这种称之为硬链接

1.硬链接

• 一般情况下，文件名和inode号码是相对应的关系，每个inode号对应一个文件名
• 但Linux系统允许多个文件名指向同一个inode号，这表示可以用不同的文件名访问相同的内容
• “ln”命令可以创建硬链接，命令格式为：

ln 源文件 目标

• 运行该命令后，源文件与目标文件的inode号码相同，都指向一个inode，inode信息中的“链接数”这时会增加1
• 当一个文件拥有多个硬链接的时候，再对文件内容进行修改，则会影响到所有的文件名，但删除一个文件名不会影响到其他文件名，删除一个文件名只会使inode号中的“链接数”减一
• 在实际环境中硬链接几乎不会应用到，且不能对目录做硬链接
• 示例：
  • 创建一个新文件，查询一下，能看到inode号和链接数
    
  • 现在再创建一个硬链接，可以看到inode号相同，而且链接数增加一，变成了2
    
  • 删除掉源文件“xcf”，发现硬链接没有受到影响，只是链接数减一变回了一
    

2.软链接

• 软链接就是再创建一个独立的文件，而这个文件会让数据的读取指向它连接的那个文件的文件名
• 例如：
  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
  此时，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而存在着，如果删除了文件B，那么文件A就会开始报错
  这是软链接和硬链接最大的不同：文件A指向文件B的文件名，而不是inode号码，文件B的inode“链接数”不会因此变化
• 创建软链接的格式：

ln -s 源文件或目录 目标文件或目录

• 示例
  • 创建一个新文件且为其创建一个软链接
    这时发现inode号变了，且很明显，软链接文件是指向源文件的“xcf2->xcf1”
    
  • 删除掉源文件xcf1，发现xcf2开始报错，
    

3.小结

/	软链接	硬链接
inode	软链接源文件&链接文件拥有不同的inode号，是不同的两个文件	硬链接源文件&链接文件公用一个inode号就像一个文件拥有多个文件名，表明他们是同一个文件
文件属性	软链接明确指出了是链接文件	硬链接没有写出来，本质上与源文件是平等关系
跨越文件系统建立	支持	不支持
链接数目	软链接的链接数目不会增加，且文件大小不一样（可以理解为快捷方式和对应源文件之间关系）	硬链接显示文件大小与源文件相同