inode 与 block和硬链接与软链接的分析详解

• 一、inode 与 block
• • • 1、inode 和 block 概述
    • 2.inode 的内容
    • 3、inode的大小
• 二、硬链接与软链接
• • • 1、硬链接
    • 2、软链接
    • 3、软连接与硬链接的区别

一、inode 与 block

操作系统的文件数据除了实际内容之外，通常含有非常多的属性，例如 Linux 操作系统的文件权限（rwx）与文件属性（所有者、群组、时间参数等）。文件系统通常会将这两部分内容分别存放在 inode 和 block 中。

1、inode 和 block 概述

文件是存储在硬盘上的，硬盘的最小存储单位叫做“扇区”（sector），每个扇区存储 512字节。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，最常见的是 4KB，即连续八个 sector 组成一个 block。

文件数据存储在“块”中，那么还必须找到一个地方存储文件的元信息，比如文件的创建者、文件的创建日期、文件的大小等等。这种存储文件元信息的区域就叫做 inode，中文译名为“索引节点”，也叫 i 节点。因此，一个文件必须占用一个 inode，但至少占用一个 block。

2.inode 的内容

inode 包含很多的文件元信息，但不包含文件名：

• 文件的字节数
• 文件拥有者的 UserID
• 文件的 GroupID
• 文件的读、写、执行权限
• 文件的时间戳

stat 命令即可查看某个文件的 inode 信息

[[email protected] ~]# stat anaconda-ks.cfg 
  文件："anaconda-ks.cfg"
  大小：1847      	块：8          IO 块：4096   普通文件
设备：fd00h/64768d	Inode：100663366   硬链接：1
权限：(0600/-rw-------)  Uid：(    0/    root)   Gid：(    0/    root)
最近访问：2020-10-28 10:48:11.616496195 +0800
最近更改：2020-10-28 10:44:54.584331362 +0800
最近改动：2020-10-28 10:44:54.584331362 +0800
创建时间：-
[[email protected] ~]# ls -i initial-setup-ks.cfg 
100663375 initial-setup-ks.cfg
           

3、inode的大小

用户在访问文件时，表面上是用户通过文件名来打开文件，而实际系统内部的过程分成以下三步：

• 系统找到这个文件名对应的 inode 号码；
• 通过 inode 号码，获取 inode 信息；
• 根据 inode 信息，找到文件数据所在的 block，并读出数据。

  

• inode 也会消耗硬盘空间，所以格式化的时候，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，存放 inode 所包含的信息。每个 inode 的大小，一般是 128 字节或 256 字节。通常情况下不需要关注单个 inode 的大小，而是需要重点关注 inode 总数。inode 的总数在格式化时就给定了，执行“df -i”命令即可查看每个硬盘分区对应的的 inode 总数和已经使用的 inode 数量。

[[email protected] ~]# df -i
文件系统                   Inode 已用(I)  可用(I) 已用(I)% 挂载点
/dev/mapper/centos-root 19417088  199229 19217859       2% /
devtmpfs                  479185     403   478782       1% /dev
tmpfs                     483163       1   483162       1% /dev/shm
tmpfs                     483163     600   482563       1% /run
tmpfs                     483163      16   483147       1% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1                 524288     328   523960       1% /boot
/dev/mapper/centos-home  9480192      17  9480175       1% /home
tmpfs                     483163      19   483144       1% /run/user/0
           

由于 inode 号码与文件名分离，Linux 系统具备以下几种特有的现象.

• 文件名包含特殊字符，可能无法正常删除。这时直接删除 inode，能够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.

二、硬链接与软链接

Linux 系统下的链接文件有两种，一种类似于 Windows 的快捷方式功能的文件，可以快速连接到目标文件或目录，称之为软链接；另一种则是通过文件系统的 inode 链接来产生的新文件名，而不是产生新文件，称之为硬链接。

1、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 Linux 系统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。
• ln 命令可以创建硬链接，运行该命令以后，源文件与目标文件的 inode 号码相同，都指向同一个 inode。inode信息中的“链接数”这时就会增加 1 。
• 当一个文件拥有多个硬链接时，对文件内容修改，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。删除一个文件名，只会使得 inode 中的"链接数"减 1。
• 注意的是ln不能对目录做硬链接。

命令的基本格式为：

ln 源文件 目标

2、软链接

• 软链接就是再创建一个独立的文件，而这个文件会让数据的读取指向它连接的那个文件的文件名。

例如，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。这时，文件 A 就称为文件 B 的“软链接”（soft link）。

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。

这是软链接与硬链接最大的不同：文件 A有自己的inode 号码 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。

软链接的创建命令的基本格式为：

ln -s 源文件或目录 目标文件或目录

3、软连接与硬链接的区别

• 软连接删除源文件后，连接的文件将不能访问。
• 硬链接删除源文件后，仍然可以访问。
• 硬链接不可以对文件创建，但软连接可以创建