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筆者在前文《Linux EXT2 文件系統(tǒng)中 <https://www.cnblogs.com/sparkdev/p/11212734.html>》中介紹了
EXT2 文件系統(tǒng)中的基本概念，本文繼續(xù)以 EXT2 文件系統(tǒng)為例介紹文件系統(tǒng)是如何管理文件存儲的。
inode
在前文介紹文件系統(tǒng)時我們提到了 inode 和 data block。在 EXT2 文件系統(tǒng)中，inode 用來存放文件的元信息，data block
用來存放文件的內(nèi)容。inode 包含的文件元信息有：
* 該文件的讀寫權(quán)限(rwx)
* 該文件的擁有者和所屬組(owner/group)
* 該文件的大小
* 該文件的 ctime(創(chuàng)建時間)
* 該文件的 atime(最近一次的讀取時間)
* 該文件的 mtime(最近修改的時間)
* 該文件的特殊標(biāo)識，比如 SetUID 等
* 該文件真正內(nèi)容的指向(文件 data block 的位置)
總之，除了文件名之外的所有文件信息都存在 inode 中。我們可以使用 stat 命令來查看文件的 inode 信息：
$ stat test.txt
inode 的大小
inode 本身是會消耗磁盤空間的，我們可以通過下面的方式查看 inode 的大?。?br>$ sudo dumpe2fs -h /dev/sdd1 | grep "Inode size"
在筆者的機器上，輸出的結(jié)果如下：
dumpe2fs 1.42.13 (17-May-2015) Inode size: 256
也就是說一個 inode 占用 256 個字節(jié)的磁盤空間。
inode 耗盡問題
因為每個文件需要占用一個 inode，所以生產(chǎn)中會碰到 inode 耗盡導(dǎo)致無法創(chuàng)建新文件的問題。我們可以通過 df 命令 的 -i 選項查看文件系統(tǒng)中
inode 的使用情況：
$ df -i
文件
每個文件都會占用一個 inode，inode 內(nèi)則有文件數(shù)據(jù)放置的 block 號碼。當(dāng)我們在 Linux 下的 ext2
文件系統(tǒng)中創(chuàng)建一個一般文件時，ext2 文件系統(tǒng)會分配一個 inode 與相對于該文件大小的 data block(一個或多個) 給該文件。inode
記錄該文件的權(quán)限與屬性，并記錄分配到的 data block 號碼。例如：假設(shè)一個 data block 的大小為 4 KBytes，而要創(chuàng)建一個 100
Kbytes 的文件，linux 就會分配一個 inode 與 25 個data block 來儲存該文件！
單個文件，inode 和 data block 的示意圖(可以簡單的理解為下圖的樣子)：
這種數(shù)據(jù)存取的方法我們稱為索引式文件系統(tǒng)(indexed allocation)。
雖然從實現(xiàn)的層面上來看，可以直接從 inode 找到其對應(yīng)的 data block，但是我們卻不能通過 inode
直接訪問文件，因為這會破壞通過權(quán)限進(jìn)行的訪問控制。例如，如果沒有遍歷目錄的權(quán)限，那么無論文件上的權(quán)限是什么，都不能訪問該目錄中的任何文件。如果可以通過inode訪問文件，就可以繞過目錄權(quán)限。
目錄
注意，inode 本身并不記錄文件名，文件名的記錄是在目錄的 data block 當(dāng)中。
目錄本質(zhì)上也是一個文件，所以當(dāng)我們在 ext2 文件系統(tǒng)中創(chuàng)建一個目錄時，文件系統(tǒng)會分配一個 inode 和至少一塊 data block
給這個目錄。其中，inode 記錄該目錄相關(guān)的權(quán)限與屬性，并記錄分配到的 data block 號碼。而 data block
中則記錄著在這個目錄下的文件名(目錄也是文件)與該文件名的 inode 號碼。也就是說目錄所占用的 data block 的內(nèi)容記錄著類似下面的信息：
目錄項
文件名及其對應(yīng)的 inode 被稱為目錄項。其實，目錄項是內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所以實際情況是文件名對應(yīng)的是指向 inode
的指針。我們可以通過下面的示意圖來理解 inode、目錄、文件以及目錄項之間的關(guān)系：
從磁盤讀取一個文件的過程
由于目錄樹是由根目錄開始讀起，因此通過文件系統(tǒng)的掛載信息可以找到掛載點的 inode 號，此時就能夠得到根目錄的 inode 內(nèi)容，并通過這個 inode
讀取根目錄的 data block 中的文件名稱，再一層一層的往下查找，直到讀到正確的文件名。下面讓我們通過讀取 /etc/passwd
文件來理解文件的讀取過程。
上面的 ls 命令使用 i 選項輸出了 /、 /etc、 /etc/passwd 的 inode 分別為 2、4325377、4329700。
我們通過當(dāng)前用戶 nick 讀取 /etc/passwd 文件的內(nèi)容，其過程如下：
* / 的 inode 號為 2，權(quán)限信息允許我們讀取 data block 中的內(nèi)容(有 r 與 x)
* / 的 data block 中記錄的 etc/ 目錄的 inode 號為 4325377
* etc/ 的 inode 中權(quán)限信息包含 rx，因此用戶 nick 可以讀取 etc/ data block 的內(nèi)容
* etc/ 的 data block 中記錄的 passwd 文件的 inode 號為 4329700
* 文件 passwd 的 inode 中權(quán)限信息包含 r，因此用戶 nick 可以讀取 passwd data block 的內(nèi)容
* passwd 的 data block 中的內(nèi)容被讀取出來
參考：
鳥哥的私房菜
理解inode <http://www.ruanyifeng.com/blog/2011/12/inode.html>
Linux inode 詳解 <https://blog.51cto.com/tengq/1878165>
關(guān)于 inode
<https://www.ibm.com/developerworks/cn/aix/library/au-speakingunix14/index.html>
目錄項對象 <http://guojing.me/linux-kernel-architecture/posts/dentry-object/>
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