标签：inode block 硬链接 软链接 dumpe2fs
一、linux文件系统如何存储数据（以ext4为例）？
我们知道，linux中一切皆文件，文件包括属性和内容两部分（当然，还包括文件名，不过文件名实质是其所属目录文件的内容，目录文件也有inode号）。linux文件系统将这两类数据分别存储于不同的区域，属性信息放置于inode区（即元数据区）中，实际内容放置于data block区中，另外，还有一个superblock（超级块）会记录整个文件系统的整体信息。
1、inode：index node，即索引节点，存放文件的属性信息（如文件类型、大小、权限、属主属组、时间戳等）和文件内容所在的block编号
1）inode是文件惟一标识，系统根据文件名先找到inode，并首先分析是否符合inode中记录的权限，符合后根据block编号找到数据块读取内容。
2）ext4格式的文件系统的每个inode大小为256bytes（之前为128bytes），这在磁盘（或分区）格式化（创建文件系统）时就确定了。inode记录一个block编号占用4byte，故一个inode中所能记录的block编号是有限的，为此，当一个inode不够记录时，可再借用若干个block帮助其记录block编号，并且可以使用多级间接block，如下图：
2、block(块）：存放文件实际内容
1）每个block大小有1K,2K及4K三种，其大小也是在磁盘（或分区）格式化时就确定了，要改变需重新格式化
2）block大小的差异，会导致该文件系统所能支持的最大磁盘（或分区）容量和最大文件容量不同。block越大，文件系统所能支持的最大磁盘（或分区）容量和最大文件容量也越大
3）每个block内只能存放一个文件的内容
4）若文件内容大小大于单个block，则该文件会占用多个block;若占不满一个block,这个block中的剩余空间也将浪费，因此block大小的选取也很重要：
若经常存储小文件，而block较大无疑会浪费很多空间；但block较小的话，大型文件会占用较多的block数，这样inode中也会记录更多的block编号，由此会降低系统读写性能。所以block大小的选取应根据实际情况权衡
3、superblock：存放此文件系统的整体信息，包括inode/block大小、inode/block总量、使用量、剩余量、文件系统格式等。一个文件系统仅有一个superblock，位于组0中，这个块很重要，因此通常还有一个备份位于其它组中，其大小一般为1K。可使用dumpe2fs命令查看
4、由于文件系统通常很大，所以将所有inode和block放在一起的话查找起来极为不便，为此ext4文件系统在创建时实际是分成多个组(group)的，组编号从0开始。每个组都有独立的inode/block/superblock系统，这样管理起来就简易多了。
[root@localhost ~]# dumpe2fs /dev/sda2 ... Last mounted on: / Filesystem UUID: b37fe9d5-cef1-4e11-a9a7-b82df4f692f0 ... Inode count: 655360 # inode总数 Block count: 2621440 # block总数 Reserved block count: 131072 # 保留的block数 Free blocks: 1827155 # 可用的block数 Free inodes: 571880 # 可用的inode数 First block: 0 Block size: 4096 # 每个block大小，4K Fragment size: 4096 Reserved GDT blocks: 639 Blocks per group: 32768 # 每个组的block数 Fragments per group: 32768 Inodes per group: 8192 # 每个组的inode数 Inode blocks per group: 512 Flex block group size: 16 ... Reserved blocks uid: 0 (user root) Reserved blocks gid: 0 (group root) First inode: 11 Inode size: 256 # 每个inode的大小 ... Group 0: (Blocks 0-32767) [ITABLE_ZEROED] Checksum 0x556c, unused inodes 0 Primary superblock at 0, Group descriptors at 1-1 # 此组的第0号块为superblock Reserved GDT blocks at 2-640 Block bitmap at 641 (+641), Inode bitmap at 657 (+657) Inode table at 673-1184 (+673) 21647 free blocks, 0 free inodes, 995 directories Free blocks: 11121-32767 Free inodes: Group 1: (Blocks 32768-65535) [ITABLE_ZEROED] Checksum 0xeac9, unused inodes 0 Backup superblock at 32768, Group descriptors at 32769-32769 # superblock备份位于此组中 ...
5、当我们要创建一个文件时，当然要寻找一个空的inode和若干个空的block，那么哪些inode和block块是空的呢？这时候就需要求助于inodemap（inode位图）和bitmap（块位图）了，bitmap用于描述磁盘（或分区）上每个数据块的使用情况。inodemap和bitmap均处于元数据区
6、设备文件是一类特殊的文件，只有inode而无内容，它们关联至一个驱动程序，进而跟对应的硬件设备打交道
二、文件链接
1、我们知道，文件名即是通向文件inode的路径，所谓“条条大路通罗马”，指向一个inode的路径当然也可以不止一条。而且，指向一个inode的方式有两种：
1）A→inode1，B→inode1
文件名A和B都直接指向同一个inode，这种情况，我们就称A或B为对方的硬链接。自然删除其中一个文件名并不影响另一个文件名的访问。
①硬链接是有限制的：不能跨分区；不能对目录建立硬链接
②一个inode可以被引用多次，其有计数器，增加一条路径则加1，删除一条路径则减1，直至降为0，此inode和它指向的磁盘块才被标记为空闲
注意：建立硬链接是不同于复制的，硬链接只是增加文件路径而已，而复制是建立一个全新的文件，会在磁盘中占用inode和block块
2）A→inode1，B→inode2→A→inode1
B并不直接指向inode1，而是先要通过A。B指向另一个inode2，随后读取到内容为文件名A，由此再指向inode1。这时候，我们称B为A的软链接（符号链接）。自然，删除A后B就无法访问最终目标文件内容。
①可以对目录创建软链接，且不受分区限制
②创建软链接并不增加inode计数，因为软链接并不直接指向目标inode
2、文件移动：
在同一个分区移动文件仅是改变文件访问路径，并不改变inode号
跨分区移动，在新分区创建文件，把数据复制过去，删除原分区数据
3、使用ln命令建立链接
用法：ln [option]... SOURCE LINK
不加任何选项则为建立硬链接
常用选项：
-f：建立链接时先将与LINK同档名的文件删除
-i：在删除与LINK同档名的文件之前先进行询问
-s：建立软链接
-d：在建立链接时先将与LINK同档名的文件进行备份
注意：建立软链接时指定源文件名要使用绝对路径（若链接文件名与源文件名在同一目录下，还可使用相对路径，否则必须使用绝对路径），因为链接文件直接读取的块内容是源文件名，若源文件名使用相对路径，它将无法再通过这个不完整的路径通达最终文件的inode，如下：
[tesla@localhost ~]$ ln shakespear /tmp/literature # 建立硬链接 [tesla@localhost ~]$ ll -i shakespear /tmp/literature # 可以看到，链接文件与源文件指向同一个inode（第一列），且inode连结数已变为2 145388 -rw-rw-r-- 2 tesla tesla 39 Oct 10 01:31 shakespear 145388 -rw-rw-r-- 2 tesla tesla 39 Oct 10 01:31 /tmp/literature [tesla@localhost ~]$ rm -f shakespear [tesla@localhost ~]$ ll /tmp/literature -rw-rw-r-- 1 tesla tesla 39 Oct 10 01:31 /tmp/literature [tesla@localhost ~]$ cat /tmp/literature # 删除源文件名后仍能访问文件内容 To be or not to be,that is a question. [tesla@localhost ~]$ ln -s heracleitus /tmp/truth # 因源文件名使用了相对路径，软链接建立失败，见后面 [tesla@localhost ~]$ ll -i heracleitus /tmp/truth 145394 -rw-rw-r-- 1 tesla tesla 42 Oct 10 03:05 heracleitus 393219 lrwxrwxrwx 1 tesla tesla 11 Oct 10 03:11 /tmp/truth -> heracleitus [tesla@localhost ~]$ cat /tmp/truth # 无法访问 cat: /tmp/truth: No such file or directory [tesla@localhost ~]$ ln -s /home/tesla/heracleitus /tmp/truth2 # 重新建立软链接 [tesla@localhost ~]$ ll -i /home/tesla/heracleitus /tmp/truth2 # 可以看到源文件名和链接文件名指向不同inode 145394 -rw-rw-r-- 1 tesla tesla 42 Oct 10 03:05 /home/tesla/heracleitus 397175 lrwxrwxrwx 1 tesla tesla 23 Oct 10 03:16 /tmp/truth2 -> /home/tesla/heracleitus [tesla@localhost ~]$ cat /tmp/truth2 # 可以访问最终文件内容了 There is nothing permanent except change. [tesla@localhost ~]$ rm -f /home/tesla/heracleitus [tesla@localhost ~]$ cat /temp/truth2 # 删除源文件名后无法访问最终文件内容了 cat: /temp/truth2: No such file or directory [tesla@localhost ~]$ ln -s /etc /home/tesla/test # 也可对目录创建软链接 [tesla@localhost ~]$ ls test abrt cron.deny ...
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