linux 文件系统

基本概念准备

块设备与字符设备

　　块设备与字符设备都属于物理外设

• 块设备是随机对数据片断进行读写的
• 字符设备是以顺序对数据片断进行读写的

　　磁盘、CD-ROM盘、闪存就属于块设备。键盘、串口属于字符设备。

扇区与块

• Sector： 扇区是块设备的最小寻址单元，也就是说，是物理上的最小单元
• Block： 块是文件系统进行IO的最小单元，就是说，块是逻辑上的最小单元

　　由此看来，扇区与块的关系就很清晰了，块必定是扇区整数倍，并且必定要小于内存中一个页的长度。一般扇区的大小是512字节。

inode概述

Inode 是文件系统中最重要的一个结构。记录了文件相关的全部信息，也就是咱们常说的 meta 信息。包括：文件类型、权限、全部者、大小、 atime 等：

文件系统存在硬盘上，硬盘的最小单位称为"扇区"(Sector)。每一个扇区存储512字节（0.5KB)

操做系统读取硬盘时，不会一个个扇区读取，这样效率过低，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，通常为4KB，即连续8个sector组成一个block。

文件数据都存储在"块"中，那么很显然，咱们须要找到一个地方存储文件的元信息，好比：文件的建立者，文件的建立日期，文件的大小等等。这种存储文件元信息的区域就叫作inode（index node即索引节点）。

inode的内容:

• 文件的字节数
• 文件全部者的id即User id
• 文件的组id即Group id
• 文件的读、写、执行权限
• ** 文件的时间戳，共有三个：ctime指inode上一次变更的时间，mtime指文件内容上一次变更的时间，atime指文件上一次打开的时间。**
• 连接数，即有多少文件名指向这个inode
• 文件数据block的位置

能够用stat命令，查看某个文件的inode信息：

stat example.txt

note:为何文件名不存在inode里面呢？下面解释：

inode大小

inode也会消耗硬盘空间，因此硬盘格式化的时候，操做系统自动将硬盘分红两个区域。一个是数据区，存放文件数据；另外一个是inode区（inode table），存放inode所包含的信息

每一个inode节点的大小，通常是128字节或256字节。inode节点的总数，在格式化时就给定，通常是每1KB或每2KB就设置一个inode。假定在一块1GB的硬盘中，每一个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%。

查看每一个硬盘分区的inode总数和已经使用的数量，可使用df命令。

df -i

查看每一个inode节点的大小，能够用以下命令：

sudo dumpe2fs -h /dev/hda | grep "Inode size"

因为每一个文件都必须有一个inode，所以有可能发生inode已经用光，可是硬盘还未存满的状况。这时，就没法在硬盘上建立新文件。

inode编号

每一个inode都有一个编号，操做系统用inode编号来识别不一样的文件。

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。对于系统来讲，文件名只是inode编号便于识别的别称或者绰号。表面上，用户经过文件名，打开文件。 实际上，系统内部这个过程分红三步：

首先，系统找到这个文件名对应的inode编号；
其次，经过inode编号，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。

使用ls -i命令，能够看到文件名对应的inode号码：

ls -i example.txt

硬连接 & 软链接

通常状况下，文件名和inode编号是"一一对应"关系，每一个inode编号对应一个文件名。可是，Unix/Linux系统容许，多个文件名指向同一个inode编号。这意味着，能够用不一样的文件名访问一样的内容；对文件内容进行修改，会影响到全部文件名；可是，删除一个文件名，不影响另外一个文件名的访问。这种状况就被称为"硬连接"（hard link）。

ln 源文件 目标文件

运行上面这条命令之后，源文件与目标文件的inode号码相同，都指向同一个inode。inode信息中有一项叫作"连接数"，记录指向该inode的文件名总数，这时就会增长1。反过来，删除一个文件名，就会使得inode节点中的"连接数"减1。当这个值减到0，代表没有文件名指向这个inode，系统就会回收这个inode号码，以及其所对应block区域。

文件A和文件B的inode号码虽然不同，可是文件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。所以，不管打开哪个文件，最终读取的都是文件B。这时，文件A就称为文件B的"软连接"（soft link）或者"符号连接（symbolic link）。

文件A依赖于文件B而存在，若是删除了文件B，打开文件A就会报错："No such file or directory"。这是软连接与硬连接最大的不一样：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"连接数"不会所以发生变化。

inode的特殊做用

因为inode号码与文件名分离，这种机制致使了一些Unix/Linux系统特有的现象。

• 有时，文件名包含特殊字符，没法正常删除。这时，直接删除inode节点，就能起到删除文件的做用。
• 移动文件或重命名文件，只是改变文件名，不影响inode号码。
• 打开一个文件之后，系统就以inode号码来识别这个文件，再也不考虑文件名。所以，一般来讲，系统没法从inode号码得知文件名。
• 最后的inode功能使得软件更新变得简单，能够在不关闭软件的状况下进行更新，不须要重启。由于系统经过inode号码，识别运行中的文件，不经过文件名。更新的时候，新版文件以一样的文件名，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。