inode详解

一. 背景
在一台Linux主机中，某分区提示磁盘空间已经耗尽，使用两个命令查看：
df -h /AA （AA为分区） --》 查看磁盘使用情况
df -i /AA --》 查看分区inode 使用情况





如图示： 磁盘空间实际才使用66% , 但是Inode 数量已经使用 100%。
二. 磁盘工作原理以及 inode 概念
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）。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，而是一次性读取一个"块"（block），每个"块"（block）由八个连续的sector组成。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，最常见的是4KB，文件数据都储存在"块"中，那么还必须找到一个地方储存文件的元信息（磁盘中数据的索引），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。
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%。
三. inode 的结构、内容
inode（ index node）表中包含文件系统所有文件列表
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。
一个节点 （索引节点）是在一个表项，包含有关文件的信息
具体有以下内容：
　　* 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（由此信息才能最终读取到数据）
注：每个inode都有一个号码，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。

使用命令 stat 可以查看inode 信息
[root@CentOS68NO1]# stat abc/
File: `abc/'
Size: 4096 Blocks: 8 IO Block: 4096 directory
Device: 803h/2051d Inode: 130647 Links: 4
Access: (0700/drwx------) Uid: ( 500/ abc) Gid: ( 500/ abc)
Access: 2014-08-12 10:46:02.810999643 +0800
Modify: 2014-07-23 07:19:01.146989703 +0800
Change: 2014-07-23 07:19:01.146989703 +0800
inode 结构示意图




如上图所示，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（读取磁盘中对应的inode区）；
其次，通过inode号码，获取inode信息（读取图中最左边的列表）；
最后，根据inode信息，找到文件数据所在的block，读出数据。
（根据inode中数据块位置的指针，找到对应的数据块，读取数据）
（由上图可知，指针可以有多级，因文件系统的不同，块大小会不同，当一个文件过大时，一个块中空间不足以存放该文件的指针，就需要拓展下一级块来存放指针，以此类推）

四. 硬链接、目录与inode
目录与inode
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。



硬链接
一般情况下，文件名和inode号码是"一一对应"关系，每个inode号码对应一个文件名。但是，Unix/Linux系统允许，允许多个文件名指向同一个inode号码。
这意味着，可以用不同的文件名访问同样的内容；对文件内容进行修改，会影响到所有文件名；但是，删除一个文件名，不影响另一个文件名的访问（相当于一个文件的别名）。这种情况就被称为"硬链接"（hard link）。

特点：
创建硬链接会增加额外的记录项以引用文件
对应于同一文件系统上一个物理文件
每个目录引用相同的inode号
创建时链接数递增
删除文件时：
rm命令递减计数的链接
文件要存在，至少有一个链接数
当链接数为零时，该文件被删除
不能跨越驱动器或分区
语法:
ln filename [linkname ]
软链接：
文件A和文件B的inode号码虽然不一样，但是文件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。因此，无论打开哪一个文件，最终读取的都是文件B。这时，文件A就称为文件B的"软链接"（soft link）或者"符号链接（symbolic link）。
这意味着，文件A依赖于文件B而存在，如果删除了文件B，打开文件A就会报错："No such file or directory"。这是软链接与硬链接最大的不同：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"链接数"不会因此发生变化。
（软链接：相当于快捷方式，可以跨分区，不改变硬链接数、inode号，不可以指向自身）

一个符号链接指向另一个文件
ls - l的 显示链接的名称和引用的文件
一个符号链接的内容是它引用文件的名称
可以对目录进行
可以跨分区
指向的是另一个文件的路径；其大小为指向的路径字符串的
长度；不增加或减少目标文件inode的引用计数；
语法：
ln -s filename [linkname]
五. inode 与部分命令操作关系
CP命令下：
分配一个空闲的inode号，在inode表中生成新条目在目录中创建一个目录项，将名称与inode编号关联拷贝数据生成新的文件
rm 命令下：
链接数递减，从而释放的inode号可以被重用把数据块放在空闲列表中删除目录项
数据实际上不会马上被删除，但当另一个文件使用数据块时将被覆盖。
mv命令下 ：
如果mv命令的目标和源在相同的文件系统，作为mv 命令
用新的文件名创建对应新的目录项，删除旧目录条目对应的旧的文件名
不影响inode表（除时间戳）或磁盘上的数据位置（没有数据被移动！）
如果目标和源在一个不同的文件系统， mv相当于cp和rm