文件儲存在硬盤上，硬盤的最小存儲單位叫做扇區(qū)Sector。每個扇區(qū)儲存512字節(jié)相當于0.5KB。

操作系統(tǒng)讀取硬盤的時候，不會一個個扇區(qū)地讀取，這樣效率太低，而是一次性連續(xù)讀取多個扇區(qū)，即一次性讀取一個塊block。

這種由多個扇區(qū)組成的塊，是文件存取的最小單位。塊的大小，最常見的是4KB，即連續(xù)八個扇區(qū)組成一個塊。

文件數(shù)據(jù)都儲存在塊中，那么很顯然，我們還必須找到一個地方儲存文件的元信息。

比如文件的創(chuàng)建者、文件的創(chuàng)建日期、文件的大小等等。這種儲存文件元信息的區(qū)域就叫做inode，中文譯名為索引節(jié)點。

inode 信息

inode包含文件的元信息，具體來說有這些內(nèi)容。Size文件的字節(jié)數(shù)。Uid文件擁有者的用戶ID。Gid文件的Group ID。

Access: (0664/-rw-rw-r--)文件的讀、寫、執(zhí)行權(quán)限。Links鏈接數(shù)，即有多少文件指向這個inode。

Blocks文件所使用的總塊數(shù)。IO Block文件數(shù)據(jù)block的大小，此數(shù)據(jù)是在分區(qū)的時候指定，單位是字節(jié)。

文件的時間戳，共有三個。Change: 2022-12-19 21:15:11.119221489 +0800也就是ctime指inode上一次改變的時間。

Modify: 2022-12-19 21:15:11.119221489 +0800也就是mtime指文件內(nèi)容上一次修改的時間。

Access: 2022-12-19 21:15:11.119221489 +0800也就是atime指文件上一次打開的時間。

我們可以運行stat命令查看某個文件的inode信息，例如命令stat example.txt查看example.txt文件的元信息。

stat example.txt

File: example.txt
  Size: 0         	Blocks: 0          IO Block: 4096   regular empty file
Device: 814h/2068d	Inode: 855322      Links: 1
Access: (0664/-rw-rw-r--)  Uid: ( 1000/ myfreax)   Gid: ( 1000/ myfreax)
Access: 2022-12-19 21:15:11.119221489 +0800
Modify: 2022-12-19 21:15:11.119221489 +0800
Change: 2022-12-19 21:15:11.119221489 +0800
 Birth: -

總之，除了文件名以外的所有文件信息，都存在inode之中。至于為什么沒有文件名，是因為文件名存儲在目錄中。

目錄是一個特殊的文件，它存儲文件名與inode的一一對應(yīng)關(guān)系。目錄包含的信息包括inode號碼，文件名，文件名稱的長度。

inode 大小

inode也會消耗硬盤空間，所以硬盤格式化的時候，操作系統(tǒng)自動將硬盤分成兩個區(qū)域。

一個是數(shù)據(jù)區(qū)，存放文件數(shù)據(jù)。另一個是inode區(qū)，通常稱為inode table，存放inode所包含的信息。

每個inode節(jié)點的大小，一般是128字節(jié)或256字節(jié)。inode節(jié)點的總數(shù)，在格式化時就指定，一般是每1KB或每2KB就設(shè)置一個inode。

假設(shè)在一塊1GB的硬盤中，每個inode節(jié)點的大小為128字節(jié)，每1KB就設(shè)置一個inode，那么inode table的大小就會達到128MB，占整塊硬盤的12.8%。

要查看每個硬盤分區(qū)的inode總數(shù)和已經(jīng)使用的數(shù)量，可以運行df命令df -i。

df -i

Filesystem        Inodes  IUsed     IFree IUse% Mounted on
udev             2029095    655   2028440    1% /dev
tmpfs            2039243   1272   2037971    1% /run
/dev/sdb4        3383296 836357   2546939   25% /
tmpfs            2039243   1249   2037994    1% /dev/shm
tmpfs            2039243      8   2039235    1% /run/lock
tmpfs            2039243     19   2039224    1% /sys/fs/cgroup

由于每個文件都必須有一個inode，因此有可能發(fā)生inode已經(jīng)用光，但是硬盤還未存滿的情況。這時，就無法在硬盤上創(chuàng)建新文件。

inode 號碼

每個inode都有一個號碼，操作系統(tǒng)用inode號碼來識別不同的文件。

這里值得重復(fù)一遍，Unix/Linux系統(tǒng)內(nèi)部不使用文件名，而使用inode號碼來識別文件。對于系統(tǒng)來說，文件名只是inode號碼便于識別的別稱或者綽號。

表面上，用戶通過文件名打開文件。實際上，系統(tǒng)內(nèi)部將這個過程分成三步。首先，系統(tǒng)找到這個文件名對應(yīng)的inode號碼。

其次通過inode號碼，獲取inode信息，最后，根據(jù)inode信息，找到文件數(shù)據(jù)所在的block，讀出數(shù)據(jù)。

如果你需要知道文件對應(yīng)的inode編碼，可以運行命令ls -i命令。

ls -i example.txt

鏈接文件

一般情況下，文件和inode號碼是一一對應(yīng)關(guān)系，每個inode號碼對應(yīng)一個文件。但是，Unix/Linux系統(tǒng)允許多個文件名指向同一個inode號碼。

這意味著，可以以不同的文件名訪問文件。對文件內(nèi)容進行修改，會影響到原始文件。

但是刪除一個文件，不影響另一個文件的訪問。這種情況就被稱為硬鏈接hard link。要創(chuàng)建文件的硬鏈接，可以運行l(wèi)n命令ln example.txt example1.txt。

ls -i example1.txt example.txt

828860 example1.txt  828860 example.txt

當對文件創(chuàng)建硬鏈接后，源文件與目標文件的inode號碼相同，都指向同一個inode。這一點決定了硬鏈接不能跨分區(qū)創(chuàng)建。

每個分區(qū)都有自己的inode表，如果硬鏈接可以跨分區(qū)創(chuàng)建的話，可能就是出現(xiàn)目標分區(qū)沒有相同inode號碼或者覆蓋已經(jīng)存在文件等等。

在inode保護的信息中有一項叫做鏈接數(shù)，記錄指向inode的文件名總數(shù)，當為文件創(chuàng)建硬鏈接時就會加1。

反過來，刪除鏈接文件，就會使得inode節(jié)點中的鏈接數(shù)減1。當這個值減到0，表明沒有文件名指向這個inode，系統(tǒng)就會回收這個inode 號碼以及其所對應(yīng)block區(qū)域。

軟鏈接并不像硬鏈接那樣，擁有相同的inode號碼，軟鏈接文件有自己的獨立的inode號碼。

當你為你文件創(chuàng)建軟鏈接時，原始文件inode信息的鏈接數(shù)也不會增加，刪除文件的軟鏈接原始文件inode也不會減少。

inode 特殊作用

由于inode號碼與文件名分離，這種機制導(dǎo)致了一些Unix/Linux系統(tǒng)特有的現(xiàn)象。

有時，文件名包含特殊字符，無法正常刪除。這時，直接刪除inode節(jié)點，就能起到刪除文件的作用。

移動文件或重命名文件，只是改變文件名，不影響inode號碼。

打開一個文件以后，系統(tǒng)就以inode號碼來識別這個文件，不再考慮文件名。因此，通常來說，系統(tǒng)無法從inode號碼得知文件名。

第3點使得軟件更新變得簡單，可以在不關(guān)閉軟件的情況下進行更新，不需要重啟。因為系統(tǒng)通過inode號碼，識別運行中的文件，不通過文件名。

更新的時候，新版文件以同樣的文件名，生成一個新的inode，不會影響到運行中的文件。

等到下一次運行這個軟件的時候，文件名就自動指向新版文件，舊版文件的inode則被回收。