linux 在整个架构上可以看作是三层:
1.底层代码, (引导层strip) 跟硬件沟通的那一层的代码(可能是汇编+c), 驱动底层的;
strain: n./v. 拉紧, 张力, 气质, 风格, 乐曲(这个词的意思很多):
-
中间层代码, OS层,用来管理文件系统,内存,作业调度等. 里面的实现包括很多文件,或 各种各样的数据结构, 数据库等等,
(数据库也是由分散的文件构成的吧), 其中inode等等就是在这里支撑用户接触层的东东 -
表现层代码, 就是我们所看到的, 我们所接触的那些东西, 包括目录结构, 文件等等.
linux内核用 数字 管理文件系统, 内存, 进程等等, 是为了 方便, 简洁. 因为文件名称, 进程名称是很长很多 很占字节的东西, 让内核
去接触这些东西, 很累! 通过这些 实体的编号, id来管理它们就 撇脱 多了.
进程 通过 pid 来管理, 进程名称是pid的别名;
文件 通过 inode来管理, 文件名称是inode的别名;
inode的读法:
i-node : [ai ' n2ud]: i: 可以认为是id, identifier , 所以读成: [ai] , node是节点, 代表着对应文件的实体.
linux上的inode编号是索引节点的编号。理解inode,要从文件储存说起。
文件储存在硬盘上,硬盘的最小存储单位叫做"扇区"(Sector)。每个扇区储存512字节(相当于0.5KB)。
** (如果把硬盘当作 一把称, 就是说, 它的最小刻度, 最小能够称出的重量 , 最大精度, 最多能够称出的, "只能打得起...多重?")
这种由多个扇区组成的"块",是文件存取的最小单位。所以 即使文件内容只有1个byte
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"(block)。这种由多个扇区组成的"块",是文件存取的最小单位。"块"的大小,(需要折中, 在效率和磁盘利用率的矛盾上折中!) 最常见的是4KB,即连续八个 sector组成一个 block。
文件数据都储存在"块"中,那么很显然,还必须找到一个地方储存文件的元信息(metadata, 就是文件的"属性, 描述信息"!) ,比如文件的创建者、文件的创建日期、文件的大小等等。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"。
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。(区域叫inode, 区域的编号叫inode 编号, inode号码)!
这里值得重复一遍,Unix/Linux系统内部不使用文件名,而使用inode号码来识别文件。 对于系统来说,文件名只是inode号码便于识别的别称或者绰号。表面上,用户通过文件名,打开文件。实际上,系统内部这个过程分成三步:
首先,系统找到这个文件名对应的inode号码;(对应的文件或数据库表: 比如叫做: "文件名-inode表")
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。
文件数据都储存在"块"中,那么很显然,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,共有三个: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,即有多少文件名指向这个inode
* 文件数据block的位置
可以用stat命令,查看某个文件的inode信息:
stat example.txt
三、inode的大小
inode也会消耗硬盘空间,所以硬盘格式化的时候,操作系统自动将硬盘分成两个区域。一个是数据区,存放文件数据;另一个是inode区(inode table),存放inode所包含的信息。
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或每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 table的大小就会达到128MB,占整块硬盘的12.8%。
查看每个硬盘分区的inode总数和已经使用的数量,可以使用df命令。
代码如下:
df -i
查看每个inode节点的大小,可以用如下命令:
代码如下:
sudo dumpe2fs -h /dev/hda | grep “Inode size”
由于每个文件都必须有一个inode,因此有可能发生inode已经用光,但是硬盘还未存满的情况。这时,就无法在硬盘上创建新文件。
使用ls -i命令,可以看到文件名对应的inode号码:
ls -i example.txt
----------------------------------------- 什么叫dirent?
LINUX系统下的一个头文件,在这个目录下/usr/include
为了获取某文件夹目录内容,所使用的结构体。
引用头文件#include<dirent.h>
结构体说明
编辑
struct dirent
{
long d_ino; /* inode number 索引节点号 / inode: 表示区域, inode number才是节点号.
off_t d_off; / offset to this dirent 在目录文件中的偏移 /
unsigned short d_reclen; / length of this d_name 文件名长 /
unsigned char d_type; / the type of d_name 文件类型 /
char d_name [NAME_MAX+1]; / file name (null-terminated) 文件名,最长256字符 */
}
五、目录文件
Unix/Linux系统中,目录(directory)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(dirent)的列表。每个目录项,由两部分组成:所包含文件的文件名,以及该文件名对应的inode号码。
ls命令只列出目录文件中的所有文件名:
代码如下:
ls /etc
ls -i命令列出整个目录文件,即文件名和inode号码:
代码如下:
ls -i /etc
如果要查看文件的详细信息,就必须根据inode号码,访问inode节点,读取信息。ls -l命令列出文件的详细信息。
代码如下:
ls -l /etc
----------------------------------- 软链接和硬链接?
目的: 都是为了使用的方便. (如同一个人, 可以有多个名字, 父母叫的乳名, 长辈叫的小名, 同事叫的书名, 下属叫的尊称等等)
表现: 都是多个名字对应着同一个inode. inode: 文件名 = 1:N 是1对多的关系!
语法: ln 源文件 目标文件.
ln -s 源文件或目录名 目标文件或目录
<< 根据 源和目标, 就可以确定 哪个是依赖, 那个是被依赖.. "源文件" 是最开始最根本被依赖的东西!)
源文件就是 原始 文件>>
区别: 硬链接, 各个文件的内容都相同! 都是真正的file data! 彼此之间的地位是相同的, 没有依赖性, 删除一个, 不影响另一个!
硬链接的主要目的是: 为了防止对重要文件的"误删". 有些 : "类似" 复制备份, 但是不是复制 备份!
硬链接的限制: 只能对文件, 不能对目录 ! 创建硬链接; 只能在同一分区内创建...
软链接, 两个文件的内容不同. ln -s A B, 就是 A文件是源文件, B依赖A, A是源, B是目标文件,
A是包含真正的内容, B的内容是A的路径, 对B的访问将跳转到对A的访问.
也叫软连接。软链接文件有类似于Windows的快捷方式。它实际上是一个特殊的文件。在符号连接中,文件实际上是一个文本文件,其中包含的有另一文件的位置信息。 这就允许符号链接(经常简写为symlinks)指向位于其他分区、甚至是其他网络硬盘上的某个文件
----------------------------------------------------------软链接和硬链接? (完)
八、inode的特殊作用
由于inode号码与文件名分离,这种机制导致了一些Unix/Linux系统特有的现象。
1. 有时,文件名包含特殊字符,无法正常删除。这时,直接删除inode节点,就能起到删除文件的作用。
2. 移动文件或重命名文件,只是改变文件名,不影响inode号码。
3. 打开一个文件以后,系统就以inode号码来识别这个文件,不再考虑文件名。因此,通常来说,系统无法从inode号码得知文件名。
第3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,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,文件名就自动指向新版文件,旧版文件的inode则被回收。
九、实际问题
在一台配置较低的Linux服务器(内存、硬盘比较小)的/data分区内创建文件时,系统提示磁盘空间不足,用df -h命令查看了一下磁盘使用情况,发现/data分区只使用了66%,还有12G的剩余空间,按理说不会出现这种问题。 后来用df -i查看了一下/data分区的索引节点(inode),发现已经用满(IUsed=100%),导致系统无法创建新目录和文件。
查找原因:
/data/cache目录中存在数量非常多的小字节缓存文件,占用的Block不多,但是占用了大量的inode。
解决方案:
1、删除/data/cache目录中的部分文件,释放出/data分区的一部分inode。
2、用软连接将空闲分区/opt中的newcache目录连接到/data/cache,使用/opt分区的inode来缓解/data分区inode不足的问题:
ln -s /opt/newcache /data/cache
,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(含隐藏目录),这里的2是父目录对其的“硬链接”和当前目录下的".硬链接“。