inode

是什么

一句话，inode是文件系统上的【索引】节点，存储元数据

inode (index node)是指在许多“类Unix文件系统”中的一种数据结构，用于描述文件系统对象（包括文件、目录、设备文件、socket、管道等），是文件系统的概念。每个inode保存了文件系统对象数据的属性和磁盘块位置（元数据）。文件系统对象属性包含了各种元数据（如：最后修改时间），也包含用户组（owner）和权限数据

实现机制

文件系统创建（格式化）时，就把存储区域分为两大连续的存储区域。

• 一个用来保存文件系统对象的元信息数据，这是由inode组成的表，每个inode默认是256字节或者128字节。索引区
• 另一个用来保存“文件系统对象”的内容数据，划分为512字节的扇区，以及由8个扇区组成的4K字节的块。块是读写时的基本单位。数据区

一个文件系统的inode的总数一般情况下是固定的。这限制了该文件系统所能存储的文件系统对象的总数目。典型的实现下，所有inode占用了文件系统1%左右的存储容量

文件系统中每个“文件系统对象”对应一个“inode”数据，并用一个整数值来辨识。这个整数常被称为inode号码（“i-number”或“inode number”）。由于文件系统的inode表的存储位置、总条目数量都是固定的，因此可以用inode号码去索引查找inode表。

Inode存储了文件系统对象的一些元信息，如所有者、访问权限（读、写、执行）、类型（是文件还是目录）、内容修改时间、inode修改时间、上次访问时间、对应的文件系统存储块的地址，等等。知道了1个文件的inode号码，就可以在inode元数据中查出文件内容数据的存储地址

文件名与目录名是“文件系统对象”便于使用的别名。一个文件系统对象可以有多个别名，但只能有一个inode，并用这个inode来索引文件系统对象的存储位置。找到inode，就能找到文件本体；把inode的【引用】归零，数据就被“删了”

补充说明

• inode不包含文件名或目录名的字符串，只包含文件或目录的“元信息”。

• Unix的文件系统的目录也是一种文件。打开目录，实际上就是读取“目录文件”。目录文件的结构是一系列目录项（dirent）的列表。每个目录项，由两部分组成：所包含文件或目录的名字，以及该文件或目录名对应的inode号码。
  文件系统中的一个文件是指存放在其所属目录的“目录文件”中的一个目录项，其所对应的inode的类别为“文件”；
  文件系统中的一个目录是指存放在其“父目录文件”中的一个目录项，其所对应的inode的类别为“目录”。

• 一个文件或目录在文件系统内部移动时，其inode号码不变。文件系统碎片整理可能会改变一个文件的物理存储位置，但其inode号码不变。非UNIX的FAT及其衍生的文件系统是无法实现inode不变这一特点

inode与硬链接

多个“文件”可以对应同一个inode；多个“目录”可以对应同一个inode。
文件系统中如果两个文件或者两个目录具有相同的inode号码，那么就称它们是“硬链接”关系。实际上都是这个inode的别名

创建一个目录时，实际做了3件事：在其“父目录文件”中增加一个条目；分配一个inode；再分配一个存储块，用来保存当前被创建目录包含的文件与子目录。被创建的“目录文件”中自动生成两个子目录的条目，名称分别是：“.”和“..”。前者与该目录具有相同的inode号码，因此是该目录的一个“硬链接”。后者的inode号码就是该目录的父目录的inode号码。所以，任何一个目录的"硬链接"总数，总是等于它的子目录总数（含隐藏目录）加2。即每个“子目录文件”中的“..”条目，加上它自身的“目录文件”中的“.”条目，再加上“父目录文件”中的对应该目录的条目。

通过文件名打开文件，实际上是分成三步实现：首先，操作系统找到这个文件名对应的inode号码；其次，通过inode号码，获取inode信息；最后，根据inode信息，找到文件数据所在的block，读出数据。

删除文件

一个文件被彻底删除，本质上是它对应的inode的引用计数为0，文件系统将回收该inode所指向的存储块，并回收该inode自身。删除一个文件或目录，实际上是把它的inode的链接数减1。这并不影响指向此inode的别的硬链接

软链接指向一个文件路径，而硬链接指向一个inode，这是软硬链接的本质区别

file descriptors and inodes

每个文件描述符会与一个打开的文件相对应
不同的文件描述符也可能指向同一个文件
相同的文件可以被不同的进程打开，也可以在同一个进程被多次打开