深入解析：Linux文件系统中的inode结构(linux里面inode概述)

注：本文假定读者具有Linux基础知识及文件系统相关概念的认知。

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引言

作为操作系统的一种，Linux的文件系统是一篇永不枯竭的大文章。其中卷子最多的篇章当属inode。例如在讲解硬链接、软链接或文件的权限控制时，都会涉及inode。若您希望了解更多有关inode的信息，本文将供您参考。

1. inode结构简述

在Linux文件系统中，inode是一种数据结构，用于描述文件或目录的属性，相当于文件的“元数据”。每个文件的inode号码是唯一的，其性质类似于文件在文件系统上的“地址”。简单来说，inode存储文件的的各种属性，如文件大小、创建时间、所有者和权限等信息。

在实际使用时，我们可以用以下命令查看一个文件的inode：

“`

ls -i filename

“`

其中的-i选项用于显示文件的inode号码。（选项i为inode的缩写）

每个inode结构的大小在不同的文件系统中是不同的，但一般认为其大小在128字节至512字节之间。

2. inode的作用

inode是Linux文件系统中的一个重要概念，它协助操作系统及用户在访问和管理文件时发挥至关重要的作用。以下是inode的具体作用：

（1）inode提供了文件属性信息

inode为文件存储了属性信息，如文件的所有权、文件大小、创建时间、最后访问时间等详细信息。这些信息对于文件的访问和管理来说至关重要。

（2）inode用于文件索引

一个文件在文件系统上的位置是由该文件的inode来确定的，也可以说inode是文件在文件系统中的“地址”。只要知道了该文件的inode号码，就可以在文件系统中快速地查找到该文件。

（3）inode提供了对文件内容的化名操作

实际上，文件的硬链接和软链接都是对inode结构的操作。硬链接是将一个inode与多个文件名关联起来，这些文件名指向不同的文件目录项，但实际上它们都指向同一个inode。软链接则是在文件系统中创建一个新的inode，并将该新的inode链接到原inode上，这样一个文件可以在不同目录下拥有不同的文件名。这种化名操作在Linux系统中被广泛使用。

3. inode结构

在Linux中，每个inode结构有以下几个字段：

（1）i_mode：inode存储的文件类型和访问限制信息，如文件读写权限、文件类型（文件、目录、链接等）等。

（2）i_uid和i_gid：inode存储的文件所有者的UID和GID。

（3）i_size：inode存储的文件大小，以字节为单位。

（4）i_blocks：inode对文件占用的块数进行计数。

（5）i_atime、i_mtime和i_ctime：分别对应文件的最后访问时间、修改时间和状态改变时间。

（6）i_links_count：记录该inode拥有的硬链接数量。

（7）i_blocks和i_block：inode可存储由块组成的数据，其中i_blocks为块数，i_block为块的指针数组。

下面各项具体解释：

（1）i_mode

i_mode字段描述了文件的类型和访问限制。

在Linux中，每个文件都被分配了一个文件类型的唯一字符，有以下几种类型：

‘-‘ ：代表一个普通文件

‘d’ ：代表一个目录

‘c’ ：代表一个字符设备文件

‘b’ ：代表一个块设备文件

‘s’ ：代表一个socket文件

‘p’ ：代表一个命名管道

在i_mode的这个字符之后，还有一串数字，代表了文件的权限，即读、写和执行权限。这些权限分别对应数字‘4’、‘2’和‘1’，如果对应的权限为true，则该位为1，否则为0。例如：

0764代表-rwxrw-r–

0644代表-rw-r–r–

其中之一位为0,通常情况下为0，表示该文件不是特殊文件。如果文件是特殊文件的话，之一位为1，下面的9位描述的是特殊文件的设备号。

（2）i_uid和i_gid

i_uid和i_gid分别代表了文件的所有者UID和GID。

UID代表用户ID，是用于标识用户的唯一数值标识，系统用户的UID一般从0-999，普通用户从1000开始。而GID代表用户组ID，也是用于标识用户组的唯一数值标识。

（3）i_size

i_size字段包含了文件的大小，以字节为单位。对于普通文件来说，对应一个连续的字节流；对于目录和链接文件来说，对应的值为0。

（4）i_blocks和i_block

i_blocks和i_block分别记录了inode涉及的块数量和块的地址。

对于大的文件或目录，inode只能存储一定数量的块地址，如果还需要更多的块，则需要使用一些额外的数据结构来保存这些块地址。

（5）i_atime、i_mtime和i_ctime

i_atime、i_mtime和i_ctime分别代表了文件的最后访问时间、修改时间和状态改变时间。

这三个时间有以下几种操作会修改：

i_atime：文件访问时会更新。

i_mtime：文件写入时会更新。

i_ctime：文件元数据更改时会更新，例如修改文件名，改变文件的权限等。

（6）i_links_count

i_links_count记录了inode拥有的硬链接数目。

当一个硬链接被创建时，它与原始文件共享相同的inode，它们在文件系统中指向相同的空间。每次创建一个硬链接时，inode的链接数就会增加1，每当删除一个硬链接时，其链接数就会减少1。

4. inode的存储

对于每一个Linux文件系统（例如Ext2、Ext3、Ext4等），它们的inode结构体的大小是一定的。在Linux文件系统中，一种被广泛应用的inode分配方式是基于inode表的实现。

在一个inode表中，每个inode都使用一个定长的结构体予以表示，这些结构体按照编号顺序链接。换句话说，inode编号与inode在inode表中的编号是一一对应的关系。Linux文件系统中，每个inode均被分配了一个唯一的编号，作为该inode在inode表中的索引。

那么，如何计算inode编号呢？inode编号的值大于等于1。在Ext3或者Ext4文件系统中，额外的inode（例如/lost+found目录）总是与之一个inode相关联，该inode编号总是2。在Ext2文件系统中，保留了2个inode，其中之一个对应的inode编号是1，第二个inode对应的inode号码是2。因为每个文件系统块大小是固定的，所以可以使用每个块内inode大小来确定每个块中包含的inode数目。

如果文件系统比较小，inode表可以直接放置在文件系统上，这就是直接分配（使用Ext2文件系统时的分配方式）。如果文件系统比较大，分配多个inode表会更为合适。在这种情况下，inode表被存储在前几个块中，其他块存储文件数据。

Linux文件系统中的inode结构是一个重要而基础的概念。inode中存储了文件的各种属性信息，为文件的访问、管理及化名操作等提供了支持。本文介绍了inode的结构，字段及存储方式，希望能对大家理解inode和文件系统提供帮助。对于深入学习文件系统和inode，更多的资料和文献仍需在实践中去探索。

相关问题拓展阅读：

• Linux df排查inode已满及解决方法

Linux df排查inode已满及解决方法

收到监控告警，有些任务报磁盘不足的错误，通常磁盘只读一般的常见原因：

判断可能是4.59和4.60两台机器跟磁盘满了

通过df查看一下：

跟磁盘并没有满，查看下inode使用率：

df命令作用是列出文件系统的整体磁盘空间使用情况。可以用来查看磁盘已被使用多少空间和还剩余多少空间。

df命令可以参考这篇 linux命令详解之df命令

df -i:

看到60的inode满了，删除4.60上的小文件即可。

df -h显示磁盘占用是没有问题；但是df -i显示磁盘inode资源占用完。

inode译成中文就是索引节点，每个存储设备（例如硬盘）或存储设备的分区被格式化为文件系统后，应该有两部份，一部份是inode，另一部份是Block，Block是用来存储数据用的。而inode呢，就是用来存储这些数据的信息，这些信息包括文件大小、属主、归属的用户组、读写权限等。inode为每个文件进行信息索引，所以就有了inode的数值。操作系统根据指令，能通过inode值最快的找到相对应的文件。

这种情况的原因通常是：尽管那个分区的磁盘占用率未满，但是inode已经用完，应该是该磁盘的某些目录下存在大量的小文件导致。尽管小文件占用的磁盘空间并不大，但是数量太多，inode用尽。

通过ls命令配合wc命令，可以查看某个文件夹下的文件数量。例如：

wc命令用来计算数字。利用wc指令我们可以计算文件的Byte数（-b）、字数（-w）或是列数（-l）。

至于解决方案，可以参考文章： linux inode已满解决方法

参考：

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