linux文件系统inode/硬连接与软链接

本篇文章转自以下作者，后加入我自己对原文章的理解
理解inode
作者：阮一峰
http://www.ruanyifeng.com/home.html 作者主页
http://www.ruanyifeng.com/blog/2011/12/inode.html 原文
PS:这个作者的主页里有很多不错的文章，可以去瞧一瞧

一、inode是什么？

硬盘上最小的存储单位是扇区(Sector)，每个扇区512字节，每8个扇区为一个块(block)，块是文件存取的最小单位。

数据存在硬盘上，需要有一块空间来存储某一个文件对应到硬盘的哪一"块"上，这个存文件信息的区域就叫inode，中文"索引节点"。

每一个文件都有对应的inode，里面包含了与该文件有关的一些信息。

二、inode的内容

   * 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 debug.txt

3.inode大小

• 操作系统给硬盘分区时分成两个区，一个是数据区，一个是inode区，存放inode所包含的信息。
• 每个inode节点的大小一般为128/256，格式化时一般每1KB/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：df -i
• 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。

4.inode号码

每个inode都有一个号码，操作系统用inode码来识别不同的文件。
系统打开一个文件的过程：

1.通过文件名找到对应的inode号
2.通过inode号获得inode信息
3.根据inode信息里文件所在的位置，读出数据

5.目录也是文件

• 目录也是一个文件，打开一个目录，实际上是打开一个目录文件
• 目录文件的结构很简单，就是一系列的目录项(dirent 在我另一篇博文里有介绍：
  https://blog.youkuaiyun.com/qq_22655017/article/details/97124118
  这里粗略的介绍一下：
  dirent里面包含一个文件(目录)的inode号、名字字符串、文件在目录的偏移、文件名字的长度等）
• 简单说dirent里包含了文件的文件名和文件名对应的inode
• 这些目录项加起来就可以理解成这个目录里所有的文件(或者子目录)了

重要：至此就可以理解目录的权限：

• 目录的读权限和写权限是对目录文件本身而言，目录文件内只有一堆dirent，即文件目录里只有一堆其目录里的文件名和文件名对应的inode
• 读取inode节点内的信息需要目录文件的执行权限
• 举例：当一个目录只有读权限时，也就是说其只能向它所指的那一块空间中读数据，也就能读出来它目录里的文件的名字，其他任何信息都没有，因为读inode节点的信息需要这一级目录的执行权限。

6.硬连接

如上所述，inode中有一个变量是存放链接数的，这个链接数指的就是硬链接数。

• linux下，可以有多文件名指向同一个inode，这个文件名就叫硬连接

• 每多一个文件名指向inode，inode的链接数就会加1；每删除一个文件的文件名，inode的链接数会减1，直到减到0时会将该inode号释放，接下来其他文件就可以指向这个inode存放其他文件的信息了。

• 命令: ln 源文件 目标文件
  运行上面这条命令以后，源文件与目标文件的inode号码相同，都指向同一个inode。

• 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（含隐藏目录）

7.软链接

文件A的内容是文件B的路径，文件A就是文件B的软链接，也叫符号连接，类似于windows下的快捷方式。

• 添加删除软链接时不会对inode里的链接数发生改变
• 如果删除文件B，打开文件A时就会报错，而不像硬连接，删除任意一个都不会影响文件的存在与否
• 创建软链接的命令:ln -s 源文件或目录 目标文件或目录

8.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：

• 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。
• 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。