Linux中inode的理解

參考資料：http://www.cnblogs.com/itech/archive/2012/05/15/2502284.html

操做環境：Centos六、VM虛擬機

 

一、inode是什麼 

         1.1.理解inode，要從文件存儲提及，文件儲存在硬盤上，硬盤的最小存儲單位叫作扇區。計算機最小存儲計量單位是：bit（位），計算機最基本存儲計量單位是：Bytes(字節)，Bit和Bytes的關係：8Bit=1Bytes，1K=1Kb=1024b=8*1024 Bit；
     操做系統讀取硬盤時，不會一個一個扇區讀取，這樣效率過低，而是一次性讀取多個扇區，即一次性讀取一個塊(最多見的大小是4KB)，這種由多個扇區組成的塊，是文件存取的最小單位；
     文件數據都儲存在塊中，儲存這些文件的元信息(如文件的建立者、文件的建立日期、文件的大小等等)的區域就叫作inode，中午譯名爲索引節點。硬盤格式化時，操做系統會自動將硬盤分紅兩個區域，一個是數據區，一個是inode區。

inode包含文件的元信息，具體來講有如下內容：

　　* 文件的字節數

　　* 文件擁有者的User ID

　　* 文件的Group ID

　　* 文件的讀、寫、執行權限

　　* 文件的時間戳，共有三個：ctime指inode上一次變更的時間，mtime指文件內容上一次變更的時間，atime指文件上一次打開的時間。

　　* 連接數，即有多少文件名指向這個inode

　　* 文件數據block的位置

      1.2.能夠用stat filename查看某文件的信息，除了文件名之外的全部文件信息都存在inode之中——Unix/Linux系統內部不使用文件名，而使用inode號碼來識別文件,表面上，用戶經過文件名，打開文件。實際上，系統內部這個過程分紅三步：首先，系統找到這個文件名對應的inode號碼；其次，經過inode號碼，獲取inode信息；最後，根據inode信息，找到文件數據所在的block，讀出數據。這也就是爲何說stat查看信息時沒有文件名的緣由。

          每一個inode節點的大小，通常是128字節或256字節，inode節點的總數，在格式化時就給定，通常是每1KB或2KB就設置一個inode。查看每一個硬盤分區的inode總數和已經使用的數量，可使用df -i命令。
    因爲每一個文件都必須有一個inode，所以有可能發生inode已經用光，可是硬盤還未存滿的狀況，這時就沒法在硬盤上建立新文件。

     1.3.硬連接：
             通常狀況下，文件名和inode號碼是一一對應關係，每一個inode號碼對應一個文件名，但Unix/Linux系統容許，多個文件名指向同一個inode號碼。這意味着，能夠用不一樣的文件名訪問一樣的內容；對文件內容進行修改，會影響到全部文件名；可是，刪除一個文件名，不影響另外一個文件名的訪問。這種狀況就被稱爲"硬連接"（hard link）。
    ln命令能夠建立硬連接：
                  ln 源文件 目標文件
        運行上面這條命令之後，源文件與目標文件的inode號碼相同，都指向同一個inode。inode信息中有一項叫作"連接數"，記錄指向該inode的文件名總數，這時就會增長1。反過來，刪除一個文件名，就會使得inode節點中的"連接數"減1。當這個值減到0，代表沒有文件名指向這個inode，系統就會回收這個inode號碼，以及其所對應block區域。
        此外，建立目錄時，默認會生成兩個目錄項："."和".."。前者的inode號碼就是當前目錄的inode號碼，等同於當前目錄的"硬連接"；後者的inode號碼就是當前目錄的父目錄的inode號碼，等同於父目錄的"硬連接"。

 

     1.4.軟連接：
        ln -s 源文文件或目錄 目標文件或目錄
             文件A和文件B的inode號碼雖然不同，可是文件A的內容是文件B的路徑。讀取文件A時，系統會自動將訪問者導向文件B。所以，不管打開哪個文件，最終讀取的都是文件B。這時，文件A就稱爲文件B的"軟連接"（soft link）或者"符號連接（symbolic link）。文件A依賴於文件B而存在，若是刪除了文件B，打開文件A就會報錯："No such file or directory"。這是軟連接與硬連接最大的不一樣：文件A指向文件B的文件名，而不是文件B的inode號碼，文件B的inode"連接數"不會所以發生變化。

 

     1.5.inode的特殊做用：
因爲inode號碼與文件名分離，這種機制致使了一些Unix/Linux系統特有的現象。
　　1.5.1 有時，文件名包含特殊字符，沒法正常刪除。這時，直接刪除inode節點，就能起到刪除文件的做用。
　　1.5.2. 移動文件或重命名文件，只是改變文件名，不影響inode號碼。
　　1.5.3. 打開一個文件之後，系統就以inode號碼來識別這個文件，再也不考慮文件名。所以，一般來講，系統沒法從inode號碼得知文件名。
   第3點使得軟件更新變得簡單，能夠在不關閉軟件的狀況下進行更新，不須要重啓。由於系統經過inode號碼，識別運行中的文件，不經過文件名。更新的時候，新版文件以一樣的文件名，生成一個新的inode，不會影響到運行中的文件。等到下一次運行這個軟件的時候，文件名就自動指向新版文件，舊版文件的inode則被回收。

 

實際案例：

在一臺配置較低的Linux服務器（內存、硬盤比較小）的/data分區內建立文件時，系統提示磁盤空間不足，用df -h命令查看了一下磁盤使用狀況，發現/data分區只使用了66%，還有12G的剩餘空間，按理說不會出現這種問題。 後來用df -i查看了一下/data分區的索引節點(inode)，發現已經用滿(IUsed=100%)，致使系統沒法建立新目錄和文件。 
 
查找緣由：
　　/data/cache目錄中存在數量很是多的小字節緩存文件，佔用的Block很少，可是佔用了大量的inode。 

  解決方案： 　　一、刪除/data/cache目錄中的部分文件，釋放出/data分區的一部分inode。 　　二、用軟鏈接將空閒分區/opt中的newcache目錄鏈接到/data/cache，使用/opt分區的inode來緩解/data分區inode不足的問題： 　　ln -s /opt/newcache /data/cache