Linux 文件系统 inode 简介

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当在磁盘、分区或者卷上创建文件系统（格式化）之后，就会被划分为两个部分：

• 元数据 metadata：也叫 inode，用来存储 block 数据的信息，包括：
  • inode 编号
  • 文件的 owner、owner group
  • 访问许可 read、write、execute
  • 类型 type
  • 创建时间 ctime、最近一次的读取时间 atime、最近修改的时间 mtime
  • 文件大小
  • 定义文件特性的标记位 flag，如 SetUID
  • 文件真正内容的指针 pointer
• 数据块 data block：用来存储数据

inode 有两个功能：记录档案属性和指针。操作系统通过 inode 值可以快速地找到文件所对应的数据块。

inode 里面没有文件对象的名称。

inode 表包括：

• 文件对象的 inode 编号
• 除了文件名以外的所有文件信息
• 指向数据块区域的指针

一个文件系统中，inode 表中可以保存的记录总数是固定的。如果表用完了，即使数据区域中还有空闲空间，也不能创建文件。

inode 位图：

• 以二进制的方式记录 inode 表中哪条记录是空闲的

block 位图：

• 以二进制的方式记录 block 区域哪块是空闲的

在 block 区域中：

• 如果是文件，将占用一个或多个块
• 对于目录来说，其实是一种特殊的文件，它在块中保存该目录中文件的名称，以及子目录的名称，还有它们对应的 inode 编号。

所以一个文件对象的名称不是保存在 inode 区域中，而是保存在该文件对象的父文件夹的个 block 块中。

目录是一种特殊的文件，虽然在图形界面中它像一个文件夹，但是在文件系统中，它不是一个容器，可以把它理解成路径的映射表。

创建文件的流程：

• 查找 inode 位图，寻找一个空闲的编号，比如 16777349，将其标记为占用
• 查找 /etc/ 目录，在数据块中创建新文件名，以及刚才分配的 inode 编号 16777349
• 下面开始写数据，查看 block 位图，分配空闲的块给文件
• 在 block 区域写入文件的实际数据
• 在 inode 区域创建新文件对象的 inode 信息

虽然文件的创建流程是分好几步的，但是它是一个具备原子性的事务，要么全部成功，要么全部失败。

删除文件的流程：

• 找到文件所处文件夹的块区域，删除文件名以及 inode 号
• 删除 inode 区域中待删除文件的 inode 号
• 将 inode 位图和 block 位图标记为空闲

rm 这种删除操作，实际上不会操作文件 block 区域的数据，以后在创建其他文件时，才会覆盖标记为空闲的块。所以可以通过 block 区域中的数据实现文件回复。文件粉碎也是使用随机 01 数据，或者全 0 全 1 的数据，来覆盖原始文件数据块，使文件难以恢复。