linux存储架构详解

更新时间:02-03 综合 由 灭队 分享

大部分的Linux文件系统(如ext2、ext3)规定,一个文件由目录项、inode和数据块组成:

目录项:包括文件名和inode节点号。

Inode:又称文件索引节点,包含文件的基础信息以及数据块的指针。

数据块:包含文件的具体内容。

一、目录块

Linux系统中,目录(directory)也是一种文件。打开目录,实际上就是打开目录文件。

目录文件的结构非常简单,就是一系列目录项(dirent)的列表。每个目录项,由两部分组成:所包含文件的文件名,以及该文件名对应的inode号码。

ls命令只列出目录文件中的所有文件名: ls /etc

ls -i命令列出整个目录文件,即文件名和inode号码: ls -i /etc

如果要查看文件的详细信息,就必须根据inode号码,访问inode节点,读取信息。ls -l命令列出文件的详细信息。 ls -l /etc

二、Inode

1、inode是什么

理解inode,要从文件储存说起。

文件存储在硬盘上,硬盘的最小存储单位叫做“扇区”(Sector)。每个扇区储存512字节(相当于0.5KB)。

操作系统读取硬盘的时候,不会一个个扇区的读取,这样效率太低,而是一次性连续读取多个扇区,即一次性读取一个“块”(block)。这种由多个扇区组成的“块”,是文件存取的最小单位。“块”的大小,最常见的是4KB,即连续八个sector组成一个block。

文件数据都储存在“块”中,那么很显然,我们还必须找到一个地方储存文件的“元信息”,比如文件的创建者、文件的创建日期、文件的大小等等。这种储存文件元信息的区域就叫做inode,中文译名为"索引节点"。

inode包含文件的元信息内容(除了文件名之外所有的文件信息)

文件的字节数。

文件类型。

文件拥有者的User ID。

文件的Group ID。

文件的读、写、执行权限。

文件的时间戳,共有三个:ctime指inode上一次变动的时间,mtime指文件内容上一次变动的时间,atime指文件上一次打开的时间。

链接数,即有多少文件名指向这个inode。

文件数据block的位置(数据块指针)。

2、inode的大小

inode也会消耗硬盘空间,所以硬盘格式化的时候,操作系统自动将硬盘分成两个区域。一个是数据区,存放文件数据另一个是inode区(inode table),存放inode所包含的信息。每个inode节点的大小,一般是128字节或256字节。inode节点的总数,在格式化时就给定,一般是每1KB或每2KB就设置一个inode。假定在一块1GB的硬盘中,每个inode节点的大小为128字节,每1KB就设置一个inode,那么inode table的大小就会达到128MB,占整块硬盘的12.8%。

由于每个文件都必须有一个inode,因此有可能发生inode已经用光,但是硬盘还未存满的情况。这时,就无法在硬盘上创建新文件。

3、inode号码

每个inode都有一个号码,操作系统用inode号码来识别不同的文件。这里值得重复一遍,Linux系统内部不使用文件名,而使用inode号码来识别文件。对于系统来说,文件名只是inode号码便于识别的别称或者绰号。表面上,用户通过文件名,打开文件。实际上,系统内部这个过程分成三步:首先,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。

三、数据块

数据块就是在磁盘上存储数据的地方,使用文件的时候由操所系统索引inode来调用相应的文件

补充:创建一个新文件的操作

存储属性内核先找到一个空闲的 i 节点(这里是131074 )内核把文件信息记录到其中

存储数据该文件需要存储在三个磁盘块,内核找到了三个空闲块:300、500、800将内核缓冲区的第一块数据复制到300,下一块复制到500,以此类推

记录分配情况文件内容按顺序 300、500、800存放,内核在 inode 上的磁盘分布区记录了上述块列表。

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