你是否抱怨過(guò)你的 Linux 系統(tǒng)沒(méi)有剩余空間，而你顯然還有足夠多的空間？

發(fā)生在我的親身經(jīng)歷，我還有很多 GB，但我的 Linux 系統(tǒng)卻抱怨沒(méi)有空間了。這是我開(kāi)始了解索引節(jié)點(diǎn) inode 的時(shí)候。

inode 簡(jiǎn)介

Inode 將系統(tǒng)上每個(gè)文件的元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在通常位于分區(qū)開(kāi)頭附近的表狀結(jié)構(gòu)中。它們存儲(chǔ)除文件名和數(shù)據(jù)之外的所有信息。

給定目錄中的每個(gè)文件都是一個(gè)帶有文件名和 inode 編號(hào)的條目。通過(guò)引用索引節(jié)點(diǎn)號(hào)從索引節(jié)點(diǎn)表中檢索有關(guān)該文件的所有其他信息。

Inode 編號(hào)在分區(qū)級(jí)別是唯一的。每個(gè)分區(qū)都有自己的 inode 表。

如果 inode 用完了，即使給定分區(qū)上還有剩余空間，也無(wú)法創(chuàng)建新文件。

Linux 中的 inode 是什么？

inode（Index Node）譯成中文就是索引節(jié)點(diǎn)。雖然歷史上對(duì)此不太確定，但這是他們提出的最合乎邏輯、最好的猜測(cè)。它曾經(jīng)寫成I-node，但連字符隨著時(shí)間的推移丟失了。

如linfo.org上所述：

inode是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)…… …… 它存儲(chǔ)文件的所有信息，除了文件名和實(shí)際數(shù)據(jù)。

Inode 存儲(chǔ)有關(guān)它引用的文件的元數(shù)據(jù)。此元數(shù)據(jù)包含有關(guān)所述文件的所有信息。

• 文件大小
• 訪問(wèn)權(quán)限
• 創(chuàng)建時(shí)間
• 修改時(shí)間
• 數(shù)據(jù)在磁盤的位置
• 其他信息

每個(gè)使用的 inode 引用一個(gè)文件。每個(gè)文件都有一個(gè) inode。目錄、字符文件和塊設(shè)備都是文件。它們每個(gè)都有一個(gè) inode。

對(duì)于目錄中的每個(gè)文件，都有一個(gè)條目，其中包含文件名和與之關(guān)聯(lián)的索引節(jié)點(diǎn)號(hào)。

Inode 在分區(qū)級(jí)別是唯一的。如果兩個(gè)文件位于不同的分區(qū)上，則它們可以具有相同的 inode 編號(hào)。Inodes 信息存儲(chǔ)在每個(gè)分區(qū)的戰(zhàn)略部分的類似表的結(jié)構(gòu)中，通常在開(kāi)頭附近找到。

如何在 Linux 中查看 inode？

您可以使用以下命令輕松列出 inode 編號(hào)：

ls -i

下面的圖片顯示了我的根目錄以及相應(yīng)的 inode 編號(hào)。

每個(gè)文件系統(tǒng)擁有的 inode 數(shù)量是在創(chuàng)建文件系統(tǒng)時(shí)決定的。對(duì)于大多數(shù)用戶來(lái)說(shuō)，默認(rèn)的 inode 數(shù)量已經(jīng)足夠了。

創(chuàng)建文件系統(tǒng)時(shí)的默認(rèn)設(shè)置是每 2K 字節(jié)空間創(chuàng)建 1 個(gè)索引節(jié)點(diǎn)。這為大多數(shù)系統(tǒng)提供了大量 inode。在用完 inode 之前，您很可能會(huì)用完空間。如果需要，您可以在創(chuàng)建文件系統(tǒng)時(shí)指定要?jiǎng)?chuàng)建多少 inode。

如果您用完 inode，您將無(wú)法創(chuàng)建新文件。您的系統(tǒng)也將無(wú)法這樣做。大多數(shù)用戶不會(huì)遇到這種情況，但這是可能的。

例如，郵件服務(wù)器會(huì)存儲(chǔ)大量非常小的文件。許多這些文件將小于 2K 字節(jié)。它也有望不斷增長(zhǎng)。因此，郵件服務(wù)器有可能在空間用完之前用完 inode。

一些文件系統(tǒng)，如Btrfs、JFS、 XFS 已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)索引節(jié)點(diǎn)。如果需要，他們可以增加可用的 inode 數(shù)量。

索引節(jié)點(diǎn)是如何工作的？

創(chuàng)建新文件時(shí)，會(huì)為其分配一個(gè) inode 編號(hào)和文件名。inode 編號(hào)是該文件系統(tǒng)中的唯一編號(hào)。名稱和 inode 編號(hào)都作為條目存儲(chǔ)在目錄中。

當(dāng)我運(yùn)行l(wèi)s 命令“ ls -li / ”時(shí)，文件名和 inode 編號(hào)是存儲(chǔ)在目錄/中的內(nèi)容。使用 inode 編號(hào)從 inode 表中檢索剩余信息用戶、組、文件權(quán)限、大小等。

您可以在 Linux 中使用 df 命令列出每個(gè)文件系統(tǒng)的 inode 信息：

┌──(linuxmi?linuxmi)-[~]
└─$ df -hi

在 Linux 中列出 inode 信息

索引節(jié)點(diǎn)和軟/硬鏈接

軟鏈接或符號(hào)鏈接是 Linux 的一個(gè)眾所周知的功能。但是，當(dāng)您在 Linux 中創(chuàng)建符號(hào)鏈接時(shí)，Inode 會(huì)發(fā)生什么情況？在下一張圖片中，我有一個(gè)名為“ dir1 ”的目錄，一個(gè)名為“ file1 ”的文件，在“ dir1 ”中我有一個(gè)名為“ slink1 ”的軟鏈接，它指向“ ../file1 ”

┌──(linuxmi?linuxmi)-[~/linuxmi]
└─$ tree
.
├── dir1
│   └── slink1 -> ../file1
└── file1

1 directory, 2 files

現(xiàn)在我可以遞歸列出并顯示 inode 信息。

┌──(linuxmi?linuxmi)-[~/linuxmi]
└─$ ls -liR
.:
總計(jì) 4
13247036 drwxr-xr-x 2 linuxmi linuxmi 4096  2月 3日 20:19 dir1
13119533 -rw-r--r-- 2 linuxmi linuxmi    0  1月 8日 14:28 file1

./dir1:
總計(jì) 0
13247041 lrwxrwxrwx 1 linuxmi linuxmi 8  2月 3日 20:19 slink1 -> ../file1

正如預(yù)期的那樣，dir1 和 file1 具有不同的 inode 編號(hào)。而且軟鏈接也是如此。創(chuàng)建軟鏈接時(shí)，您創(chuàng)建了一個(gè)新文件。在其元數(shù)據(jù)中，它指向目標(biāo)。對(duì)于您創(chuàng)建的每個(gè)軟鏈接，您都使用一個(gè) inode。

使用ln 命令在 dir1 中創(chuàng)建硬鏈接后：

┌──(linuxmi?linuxmi)-[~/linuxmi/dir1]
└─$ ln ../file1 hlink1

inode 編號(hào)列表為我提供了以下信息：

┌──(linuxmi?linuxmi)-[~/linuxmi]
└─$ ls -liR
.:
總計(jì) 4
13247036 drwxr-xr-x 2 linuxmi linuxmi 4096  2月 3日 20:23 dir1
13119533 -rw-r--r-- 2 linuxmi linuxmi    0  1月 8日 14:28 file1

./dir1:
總計(jì) 0
13119533 -rw-r--r-- 2 linuxmi linuxmi 0  1月 8日 14:28 hlink1
13247041 lrwxrwxrwx 1 linuxmi linuxmi 8  2月 3日 20:19 slink1 -> ../file1

您可以看到“ file1”和“ hlink1 ”具有相同的 inode 編號(hào)。說(shuō)實(shí)話，由于索引節(jié)點(diǎn)，硬鏈接成為可能。硬鏈接不會(huì)創(chuàng)建新文件。它只是為相同的數(shù)據(jù)提供了一個(gè)新名稱。

在舊版本的 Linux 中，可以硬鏈接目錄。甚至可以讓給定的目錄成為它自己的父目錄。由于 inode 實(shí)現(xiàn)，這成為可能。這現(xiàn)在受到限制，以防止用戶創(chuàng)建非常混亂的目錄結(jié)構(gòu)。

inode 的其他含義

inode 的工作方式也是不可能在不同文件系統(tǒng)之間創(chuàng)建硬鏈接的原因。允許這樣的任務(wù)將打開(kāi) inode 編號(hào)沖突的可能性。另一方面，可以跨不同的文件系統(tǒng)創(chuàng)建軟鏈接。

因?yàn)橛叉溄雍驮募邢嗤膇node號(hào)，你可以刪除原文件，數(shù)據(jù)仍然可以通過(guò)硬鏈接訪問(wèn)。在這種情況下，您所做的只是刪除指向該 inode 編號(hào)的名稱之一。鏈接到此 inode 編號(hào)的數(shù)據(jù)將保持可用，直到刪除與其關(guān)聯(lián)的所有名稱。

索引節(jié)點(diǎn)也是 Linux 系統(tǒng)無(wú)需重啟即可更新的重要原因。這是因?yàn)橐粋€(gè)進(jìn)程可以使用庫(kù)文件，而另一個(gè)進(jìn)程可以用新版本替換該文件。因此，為新文件創(chuàng)建一個(gè)新的 inode。已經(jīng)運(yùn)行的進(jìn)程將繼續(xù)使用舊文件，而每次對(duì)其進(jìn)行新調(diào)用都會(huì)導(dǎo)致使用新版本。

inode 附帶的另一個(gè)有趣的特性是能夠?qū)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在 inode 本身中。這稱為內(nèi)聯(lián)。這種存儲(chǔ)方法具有節(jié)省空間的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)椴恍枰獢?shù)據(jù)塊。它還通過(guò)避免更多的磁盤訪問(wèn)來(lái)獲取數(shù)據(jù)來(lái)增加查找時(shí)間。

某些文件系統(tǒng)（如 ext4）有一個(gè)名為 inline_data 的選項(xiàng)。啟用后，它允許操作系統(tǒng)以這種方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。由于大小限制，內(nèi)聯(lián)僅適用于非常小的文件。ext2 及以后的版本經(jīng)常會(huì)這樣存儲(chǔ)軟鏈接信息。也就是說(shuō)，如果大小不超過(guò) 60 字節(jié)。

結(jié)論

Inode 不是您直接與之交互的東西，但它們扮演著重要的角色。如果一個(gè)分區(qū)要包含許多非常小的文件，比如郵件服務(wù)器，了解它們是什么以及它們?nèi)绾喂ぷ骺梢詾槟苊夂芏鄦?wèn)題。