linux文件系统之inode

一、inode是什么

文件储存在硬盘上面，硬盘的最小存储单位叫做扇区sector，每个扇区储存512字节。操作系统读取硬盘的时候，不会一个个扇区地读取，这样效率太低，而是一次性连续读取多个扇区，即一次性读取一个块，这种由多个扇区组成的块是文件存取的最小单位。最常见的块大小是4KB，即连续八个sector组成一个block。

文件数据都储存在块中，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。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。

二、inode的号码
每个inode都有一个号码，操作系统用inode号码识别不同的文件，文件名只是inode号码便于识别的别称。表面上用户通过文件名打开文件，实际上系统内部分成三个步骤：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。

查看文件inode号码：ls -i

三、inode的内容
inode包含文件的元信息，具体来说有以下内容：
* 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：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，有多少文件名指向这个inode
* 文件数据block的位置

查看文件inode信息：stat filename，除了文件名以外，所有文件信息都存在inode之中。

四、inode的大小
inode会消耗硬盘空间，硬盘格式化的时候，操作系统自动将硬盘分成两个区：一个是数据区，存放文件数据；另一个是inode区，存放inode包含的信息。每个inode节点的大小一般是128字节或256字节，inode节点的总数，在格式化时就给定，一般是每1KB或2KB就设置一个inode。假定在一块1GB的硬盘中，每个inode节点的大小为128字节，每1KB就设置一个inode，那么inode区的大小就会达到128MB，占整块硬盘的12.8%。

查看inode节点的大小：dumpe2fs -h /dev/vdb1 | grep "Inode size"，dumpe2fs用于查看文件系统信息。
查看硬盘inode使用情况：df -i

五、目录文件
linux系统中目录也是一种文件，打开目录实际上就是打开目录文件。目录文件的结构非常简单，就是一系列目录项列表，每个目录项由两部分组成：所包含文件的文件名，该文件名对应的inode号码。

列出目录中的所有文件名：ls /etc
列出目录中的所有文件名和inode号码：ls -i /etc

六、硬链接
一般情况下文件名和inode号码是一一对应，每个inode号码对应一个文件名。但是linux系统允许，多个文件名指向同一个inode，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。

ln命令可以创建硬链接：ln 源文件 目标文件，使用上面这条命令生成目标文件，目标文件与源文件的inode号码相同，指向同一个inode，inode中有一项叫链接数，记录指向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，这里的2是父目录对其的硬链接和当前目录下的硬链接。

七、软链接
除了硬链接还有一种特殊情况，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时系统自动访问文件B，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的软链接或者符号链接。这意味着，文件A依赖文件B，如果删除文件B，打开文件A就会报错"No such file or directory"，这是软链接与硬链接最大的不同：文件A指向文件B的文件名，而不是文件B的inode号码，文件B的inode链接数不会发生变化。

创建软链接：ln -s 源文件 目标文件

八、inode的特殊作用
由于文件名与inode分离，这种机制导致了一些linux系统特有现象：
1、重命名文件或移动文件，只是改变文件名，不影响inode号码；
2、文件打开以后系统用inode号码来识别文件，不再考虑文件名，系统通常无法从inode号码得知文件名；

第2点使得软件更新变得简单，可以在不关闭软件的情况下进行更新，不需要重启。因为系统通过inode号码来识别运行中的文件，不通过文件名。更新的时候，新版文件以同样的文件名生成一个新的inode，不会影响到运行中的文件。等到下一次运行这个软件的时候，文件名自动指向新版文件，旧版文件的inode则被回收。

九、inotify使用介绍

inotify是操作系统提供监控文件系统事件的机制，tailf使用inotify实现，常用参数：

/proc/sys/fs/inotify/max_user_watches，每个用户可以监控的文件数量上限；

/proc/sys/fs/inotify/max_user_instances，每个用户可以创建的监控实例上限；

/proc/sys/fs/inotify/max_queued_events，每个监控实例可以缓存的消息上限；