Linux inode 详解

news2025/2/13 6:33:22

简介

索引节点（Index Node）是 Linux/类unix 系统文件系统上的一种数据结构，用于存储有关文件或目录的元数据。它包含文件的所有信息，除了文件名和数据。inode 在文件系统如何存储和检索数据方面起着至关重要的作用。

当在 Linux 系统上创建一个文件时，系统会为它分配一个 inode 。这个inode 包含有关文件的详细信息，如权限、所有者、大小以及文件数据块在磁盘上的位置。

Inode 包含什么？

File type：常规文件、目录、符号链接等
File permissions：文件的读、写和执行权限
Owner：文件所有者的用户 ID (UID)
Group：文件组的组 ID (GID)
File size：以字节为单位
Timestamps：
- ctime：最后一次改变 inode 的时间
- mtime：文件数据的最后修改时间
- atime：上次访问文件的时间
Link count：该文件的硬链接数
Pointers to data blocks：包含文件实际数据的块的地址（这些通常是间接指针）

查看 Inode 信息

使用 ls -i

ls 命令可以与 -i 选项一起使用来显示文件的 inode 编号

ls -i filename

示例输出

ls -i myfile.txt
1234567 myfile.txt

使用 stat

stat 命令提供有关文件的更多详细信息

stat filename

示例输出

$ stat myfile.txt
  File: myfile.txt
  Size: 1024       Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: 803h/2051d  Inode: 1234567     Links: 1
Access: 2025-02-06 10:15:47.000000000 +0000
Modify: 2025-02-05 09:24:38.000000000 +0000
Change: 2025-02-05 09:24:38.000000000 +0000
 Birth: -

Inode 在文件操作中的作用

文件创建

当创建文件时，文件系统会为其分配一个 inode ，用于存储文件的元数据。文件名存储在链接到 inode 的目录条目中

硬链接

硬链接是指向索引页的指针。多个文件名可以指向相同的索引节点，并且彼此之间无法区分。它们共享相同的 inode ，但可以位于不同的目录中。直到所有硬链接被删除，文件的数据才会被删除。

创建一个硬链接

ln original_file hard_link_name

符号（软）链接

符号链接 (symlink) 是一种特殊类型的文件，它通过存储路径指向另一个文件或目录。符号链接有自己的 inode，但使用路径指向目标文件

创建一个软链接

ln -s target_file symlink_name

文件删除

当一个文件被删除时，它的索引节点中的链接数会减少。一旦链接计数达到零（即，没有更多的文件名指向该 inode ），inode 及其数据块将被释放以供重用。但是，inode 本身直到不再使用时才会被删除。

索引节点表

索引节点表是存储文件系统所有索引节点的内部结构。该表是在格式化文件系统时创建的，它包含固定数量的 inode 。如果文件系统耗尽了 inode ，则无法创建新文件，即使磁盘上有可用的空闲空间。这种情况在具有许多小文件的文件系统上尤其常见。

检查文件系统上可用的 inode

df -i

示例输出

Filesystem     Inodes  IUsed  IFree IUse% Mounted on
/dev/sda1      524288  10000  514288    2% /

# 文件系统有 524,288 个 inode，其中 10,000 个已被使用，514,288 个是空闲的

索引节点限制

有限的 Inode 数量：每个文件系统都有固定数量的 Inode，这些 Inode 是在创建文件系统时创建的。如果 Inode 用尽，即使有可用磁盘空间，也无法创建新文件
无文件名存储：inode 不存储文件名，因此文件名与 inode 结构无关。如果文件被重命名，inode 保持不变
硬链接限制：某些文件（例如使用某些选项挂载的目录和文件系统）不能有硬链接