第八節 Linux 文件的屬性（上半部分）
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第1章 Linux中的文件
1.1 文件屬性概述（ls -lhi）
linux裏一切皆文件
Linux系統中的文件或目錄的屬性主要包括：索引節點（inode），文件類型，權限屬性，連接數，所歸屬的用戶和用戶組，最近修改時間等內容：
html
文字解釋：
第一列：inode索引節點編號（至關於人的身份證，全國惟一）
第二列：文件類型及權限
第二列共11個字符：其中第一個字符爲文件類型，隨後的9個字符爲文件的對應權限，最後一個字符點號「.」是和selinux有關的一個標識；
第三列：硬連接個數（詳細參看ln命令的講解）；
至關於超市的多個入口，能夠從不一樣的文件入口進入文件，還能夠互爲備份（消防通道）
第四列：文件或目錄所屬的用戶 文件的全部者（屬主）；
linux裏面文件和程序的存在必需要有用戶和組知足相應的存在需求。
第五咧：文件或目錄所屬的組
第六列：文件或目錄的大小；
第七八九列：文件或目錄的修改時間：默認月日時分
第十列：實際的文件或目錄名
文件名不算文件的屬性node
下面咱們以chensiqi文件爲例進行說明，具體列的內容參考下上面的圖：python
1736707 -rwx-xr-x- 1 root root 35 Oct 28 11:29 chensiqilinux
- inode索引節點編號：1736707
- 文件類型，文件類型是-，表示這是一個普通文件；
- 文件權限：文件權限是rwxr-xr-x，表示文件屬主可讀，可寫，可執行，文件歸屬的用戶組可讀可執行，其餘用戶可執行。
- 硬連接個數：表示chensiqi這個文件沒有其它的硬連接，由於鏈接數是1，就是他自己；
- 文件屬主：這個文件所屬的用戶，這裏意思是chensiqi文件被root用戶擁有，注意，是第一個root；
- 文件屬組：這個文件所屬的用戶組，在這裏是root用戶組，是顯示信息裏的第二個root
- 文件大小：文件大小是35個字節
- 文件修改時間：這裏的時間是該文件最後被更新（包括文件建立，內容更新，文件名更新等）的時間，可用以下命令查看文件的修改，訪問，建立的時間
1.2 索引節點inode
1.2.1 inode 概述
- 硬盤要存儲數據，首先要分區，而後格式化建立文件系統，最後掛載，才能存數據。
- Inode，中文意思是索引節點（index node）。在每一個linux存儲設備或存儲設備的分區（存儲設備能夠是硬盤，軟盤，U盤...）被格式化爲ext4（CentOS6.8）文件系統後，通常生成兩部分：第一部分是Inode（不少個），第二部分是Block（不少個）。
- 這個Block是用來存儲實際數據用的，例如：照片，視頻等普通文件數據。
- 而inode就是用來存儲這些數據屬性信息的（也就是ls -l的結果），inode屬性信息包括不限於文件大小，屬主（用戶），歸屬的用戶組，文件權限，文件類型，修改時間，還包含指向文件實體的指針功能（inode節點--block的對應關係）等，可是，inode裏面惟獨不包含文件名自己
身份證號 ==== inode號
身高體重三圍有沒有頭髮（屬性）====inode面試
- Inode除了記錄文件屬性的信息外，還會爲每一個文件進行信息索引，因此就有了inode的數值。操做系統根據指令，便可經過inode的值最快的找到相對應的文件實體。文件，inode，block之間的關係見下圖：
爲了能讓你們更形象的理解，我舉個例子。假若有一本書，存儲設備和分區就至關於這本書，Block至關於書中的每一頁內容，而inode就至關於這本書前面的目錄，一本書有不少內容，一個知識點可能有多頁，若是想查找某部分或某知識點的內容，咱們通常先查書的目錄，經過目錄能更快的找到咱們想要看的知識點的內容。雖然不太恰當，但仍是比較形象。
當咱們用ls查看某個目錄或文件時，若是加上-i參數，就能夠看到inode節點了；shell
【root@chensiqi /】# ls -iwindows
- 上圖第一列inode值259615；查看一個文件或目錄的inode，經過ls命令的-i參數便可。
- 由於inode要存放文件的屬性信息，因此每一個inode自己是有大小的，Centos5系列inode的默認大小是128字節，而Centos6系列inode的默認大小是256字節，inode的大小在分區被格式化建立文件系統以後定下來的，格式化之後就沒法更改inode大小，格式化前能夠經過參數指定inode的大小，可是通常企業工做環境沒這個需求。
- 不一樣Centos版本inode大小不一樣
查看文件系統inode總量以及剩餘量centos
【root@chensiqi /】# df -i
查看磁盤使用量
[root@chensiqi /]# df -h
Inode:存放文件的屬性+文件內容的位置（block的位置） df - l 查看使用量
Block：存放實際數據
1.2.2 企業案例模擬：
模擬磁盤滿的狀況
磁盤滿的一個特徵（no space left on device）
1.block 滿了 磁盤空間滿了
2.inode 滿了 建立一個文件就須要一個inode
1.2.3 有關inode的小結
學會給階段性的知識作小結是學好linux運維的好習慣。
- 誕生：磁盤被分區並格式化爲ext4文件系統後，會生成必定數量的inode和block
- inode稱爲索引（目錄）節點，它的做用是存放文件的屬性信息以及做爲文件的索引（指向文件的實體block）
- ext3/ext4 文件系統的block 存放的是文件的實際內容（數據）。
- inode是磁盤上的一塊存儲空間，CentOS6非啓動分區inode默認大小256字節，CentOS5是128字節
- inode的表現是形式一串數字，不一樣的文件對應的inode（一串數字）在文件系統裏是惟一的。
- inode節點號相同的文件，互爲硬連接文件，能夠認爲是一個文件的不一樣入口。
- ext3/ext4文件系統下，一個文件至少要佔用一個inode和一個block。（文件size比較大）
- ext3/ext4文件系統下，正常狀況一個文件佔用且只能佔用一個inode（人和身份證號）
- block是用來存儲實際數據的，每一個block的大小通常有1k，2k，4k幾種。其中引導分區等爲1k，其餘普通分區多爲4K（CentOS6）
- 若是一個文件很大（高清大片4G），須要佔用多個block，若是文件很小（0.01k），至少佔一個block，而且這個block的剩餘空間就浪費了，即沒法在存儲其餘數據
1.2.4 有關Block的知識小結
- 磁盤讀取數據是按block爲單位讀取的
- 一個文件可能佔用多個block。每讀取一個block就會消耗一次磁盤I/O
- 若是要提高磁盤I/O性能，那麼就要儘量一次性讀取數據儘可能的多。
- 一個block只能存放一個文件的內容，不管內容多小。若是block默認是4K大小，那麼存放一個1K的文件，剩餘3K就不能存放別的文件，只能浪費了
- Block並不是越大越好。Block太大對於存放小文件就會浪費磁盤空間，例如：1000K的文件，Block大小爲4K，佔用250個Block，若是Block默認爲1K，則須要佔用1000個Block。訪問效率誰更高？消耗I/O分別爲250次和1000次。
- 根據業務需求，肯定默認的block大小，若是是大文件（大於16K）通常設置block大一點，小文件（小於1K）通常設置block小一點
- block太大，例如4K，文件都是0.1K的，大量浪費磁盤空間，可是訪問性能高
- block過小，例如1K，文件都是1000K，消耗大量磁盤I/O
- 企業裏文件都會比較大（通常會大於4K），block設置大一些會提高磁盤訪問效率。
- ext3/ext4文件系統（CentOS5和CentOS6），通常都設置爲4K。
當前的生產環境通常設置爲4K，特殊的業務，如視頻能夠加大block大小
- Block塊越大對於單個的小文件多（0.5K）的業務，會很是浪費空間，由於，一個文件不管多大都會必須佔用至少一個inode和一個block，磁盤讀取數據是按Block爲單位讀取的，可是對於大文件，能夠提高讀取的效率，由於若是block過小，就要讀多個block，這樣就消耗磁盤I/O，若是block大，則會讀較少的aBlock就讀完數據，從而減小磁盤I/O
Block塊過小又會影響硬盤讀取大文件數據的效率，Block塊越小，一樣存儲一個文件就須要更多的Block，這樣硬盤讀取數據時就要讀取多個block，所以效率就越低。
Block分大了，浪費空間，分小了，影響磁盤讀取性能
1.2.5 inode與block總的小結
- 磁盤被分區格式化文件系統後，會分爲inode和block兩部份內容
- inode存放文件的屬性以及指向文件實體的指針（block的位置），文件名不在inode裏，通常在上級目錄的block裏
- 訪問文件的過程，經過文件名（上一級目錄的block）--->inode--->blocks
- inode centos6通常狀況默認非啓動分區大小256B，block大小1，2，4K，默認是4K，注意，引導分區等特殊分區除外
- 經過df -i 查看inode的數量及使用狀況，dumpe2fs ／dev/sda3 查看inode及block的大小及數量
- 一個文件至少要佔用一個inode及一個block，多個文件能夠佔用同一個inode（硬連接），相同文件
- 一個block只能被一個文件使用，若是文件很小block很大，剩餘空間浪費，沒法繼續被其餘文件使用
- block不是越大越好，要根據業務的文件大小進行選擇，通常CentOS6就是默認4K
- 能夠在格式化的時候改變inode及block的大小
1.2.6 企業面試題一：
一個100M（100000K）的磁盤分區，分別寫入1K的文件或寫入1M的文件，分別能夠寫多少個？
- 1K文件雖小，可是block通常默認4K，即便1K的數據也會佔用4K大小，好比你們建立一個空文件，而後du -sk 看看大小是多少。（若是你們此時認爲應該100000/4的話，那麼你就掉坑了-_-!別忘了存儲數據，消耗的不光是block還有inode，inode默認只有256K（centos6），每一個文件至少佔用一個block的同時還會佔用一個inode）
- 1M的數據他恰好能被4整除。因此不會浪費空間,大約爲100個左右，inode充足。
總上對於大文件通常inode是足夠的，大文件基本也不會浪費空間，整除就能夠；可是對於小文件來講，inode是不足夠的，所以可以存儲的數量就是inode的數量
1.27 企業面試題二：
若是向磁盤寫入數據提示以下錯誤：No space left on device，經過df -h查看磁盤空間，發現沒滿，請問可能緣由是什麼？企業場景什麼狀況下會致使這個問題發生？
- 磁盤沒滿可是不能卸乳文件，最可能的緣由就是inode被耗盡了
企業工做中郵件臨時隊列/var/spool/clientmquene或/var/spool/postfix/maildrop這裏很容易被大量小文件佔滿致使No space left on device的錯誤。clientmquene目錄只有安裝了sendmail服務，纔會有，是sendmail的臨時隊列。centos5.8默認就會裝sendmail，centos6默認沒有sendmail，可是有postfix
1.3文件類型及文件擴展名
1.3.1 文件類型介紹
- windows擴展名讓系統區分不一樣文件類型，擴展名錯誤致使文件沒法打開。
- linux經過擴展名讓人區分文件類型，爲了易讀，錯誤也能夠正常使用
例如：
windows圖片文件擴展名：jpg，jpeg，png，gif等
文本文件擴展名：doc，docx，txt，pdf
1.3.2 Linux中的文件類型
對於這裏我不想說太多，由於實在感受對於實際應用意義不大，你們只須要知道經過ls -l查看目錄的時候，
1，若是權限那裏是-rw--r--r--，第一個字符是‘-’就表明是普通文件
2，若是第一個字符是d例如drw--r--r--.就表明是個文件夾
3，若是第一個字符是l例如lrw--r--r--，就表明是個軟連接
1.3.3 軟鏈接
軟鏈接文件可經過：
ln -s 源文件名 新文件名 的方式來建立（若是不使用-s，則會建立硬連接，但不適合目錄）
這個軟鏈接和windows的快捷方式是類似的。
1.3.4 Linux下擴展名的做用
在linux中，雖然擴展名沒什麼意義，可是爲了兼容windows，同時，便於咱們大多數windows用戶區分文件的不一樣，因此，咱們仍是習慣經過擴展名來表示不一樣文件的類型。
以下：
- tar，tar.gz,tgz,zip,tar.bz表示壓縮文件，建立命令通常爲tar,gzip,unzip等
- .sh表示shell腳本文件，經過shell語言開發的程序
- .pl表示perl語言文件，經過perl語言開發的程序
- .py表示python語言文件，經過python語言開發的程序
- .html,.htm,.php,.jsp,.do表示網頁語言的文件
- .conf表示系統的配置文件
- .rpm表示rpm安裝包文件
1.4 知識擴展（企業實際經驗）
問題： Linux文件系統如何選擇？
經過綜合使用多種標準文件系統Benchmarks對Ext3，Ext4，Reiserfs，XFS，JFS，Reiser4的性能測試對比，對不一樣應用選擇合適的文件系統給出如下方案，供你們參考。
- 大量小文件（LOSF，Lost of small files）I/O應用（如小圖片）
- Reiserfs（首選），Ext4文件系統適合這類負載特徵，IO調度算法選擇deadline，block size=4096，ext4關閉日誌功能
- reiserfs mount參數：-o defaults，async，noatime，nodiratime，notail，data=writeback
- ext4 mount參數：-o defaults,async,noatime,nodiratime,data=writeback,barrier=0
- 關閉ext4日誌：tune2fs -O^has_joumal /dev/sdXX
2.大文件I/O應用（如視頻下載，流媒體）
- EXT4文件系統適合此類負載特徵，IO調度算法選擇anticipatory，block size=4096，關閉日誌功能，啓用extent（default）
- mount參數：-o defaults，async，noatime,nodiratime,data=writeback,barrier=0
- 關閉ext4日誌：tune2fs -O^has_joumal /dev/sdXX
3.SSD文件系統選擇
EXT4/Reiserfs能夠做爲SSD文件系統，但未對SSD作優化，不能充分發揮SSD性能，並影響SSD使用時間
Btrfs對SSD做了優化，mount經過參數啓用。但Btrfs扔處於試驗階段，生產環境謹慎使用
JFFS2/Nilfs2/YAFFS是經常使用的flash file system，在嵌入式環境普遍應用，建議使用。性能目前還未做測試評估
簡單分析一下選擇Reiserfs和ext4文件系統的緣由
一、Reiserfs
大量小文件訪問，衡量指標是IOPS，文件系統性能瓶頸在於文件元數據操做、目錄操做、數據尋址。reiserfs對小文件做了優化，並使用B+ tree組織數據，加速了數據尋址，大大下降了open/create/delete/close等系統調用開銷。mount時指定noatime,nodiratime,notail，減小沒必要要的inode操做，notail關閉tail package功能，以空間換取更高性能。所以，對於隨機的小I/O讀寫，reiserfs是很好的選擇。
二、Ext4
大文件順序訪問，衡量指標是IO吞吐量，文件系統性能瓶頸在於數據塊佈局(layout)、數據尋址。Ext4對ext3主要做了兩方面的優化:
一：是inode預分配。這使得inode具備很好的局部性特徵，同一目錄文件inode儘可能放在一塊兒，加速了目錄尋址與操做性能。所以在小文件應用方面也具備很好的性能表現。
二：是extent/delay/multi的數據塊分配策略。這些策略使得大文件的數據塊保持連續存儲在磁盤上，數據尋址次數大大減小，顯著提升I/O吞吐量。
所以，對於順序大I/O讀寫，EXT4是很好的選擇。另外，XFS性能在大文件方面也至關不錯。