文件节点表和原理

之前在安装操作系统时，将一块硬盘分成了四个分区，每个分区有自己的目录结构，而分区下每个文件的数据分为元数据和数据本身两部分组成。文件在磁盘中存储的结构，而文件的元数据包含文件的时间(Timestamps)、大小（Size）、所属组（Group info）以及所主(Owner info)和权限（Mode）以外，还包含文件的索引节点(index node)以及指针，而指针按照不同的文件大小分为直接指针、间接指针和双重间接指针。

而直接指针有12个,直接块指针指向数据块，每个数据块是4k大小，因此如果文件的大小不超过48k,使用直接指针指向数据块即可。如果文件大小超过了48k，并且小于4M，那么就需要使用间接指针，间接指针指向的是指针块，指针块本身不存放数据，大小也是4K，存放的是指针，每个指针占用4个字节的空间，合计就是1024个指针，最多指向1024*4k即4M大小的文件。如果文件大小超过4M，不超过4G，那么就需要使用双重间接块指针，双重间接块指针指向的是一个文件块指针。依此类推

在删除文件时删除的是文件的节点表，那对应节点表指向的数据块会被标记为空闲，但是文件内容不会被立即删除。因此删除的数据可能是被还原的。而文件能不能删除不是由文件决定，而是由文件所在的文件夹决定的。

inode

数据存在磁盘上时，每个文件都有唯一的索引节点编号，创建文件之后，在查看文件详细信息时，可以使用ll -i选项查看，节点编号由系统自动分配。

[root@centos8 data]# touch file{1..10}.log
[root@centos8 data]# ll -i
total 0
140 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file10.log
131 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file1.log
132 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file2.log
133 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file3.log
134 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file4.log
135 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file5.log
136 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file6.log
137 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file7.log
138 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file8.log
139 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file9.log

每个分区的节点编号也是有限制的,例如/boot分区的可用节点是130762

[root@centos8 data]# df -i /boot
Filesystem     Inodes IUsed  IFree IUse% Mounted on
/dev/sda1      131072   310 130762    1% /boot

每创建一个文件，可用的文件编号就会自动减少

[root@centos8 boot]# touch test.txt
[root@centos8 boot]# df -i /boot
Filesystem     Inodes IUsed  IFree IUse% Mounted on
/dev/sda1      131072   311 130761    1% /boot

如果磁盘的节点编号耗尽，那么即使磁盘空间没有满，也无法再使用。

[root@centos8 testdir]# echo file{1..130761}|xargs touch
touch: cannot touch 'file130761': No space left on device

本质原因是文件节点编号耗尽

[root@centos8 testdir]# df -i /boot
Filesystem     Inodes  IUsed IFree IUse% Mounted on
/dev/sda1      131072 131072     0  100% /boot

删除文件后便可以再次在/boot目录下创建文件

[root@centos8 testdir]# rm -rf ../testdir/
[root@centos8 testdir]# df -i /boot
Filesystem     Inodes IUsed  IFree IUse% Mounted on
/dev/sda1      131072   312 130760    1% /boot

cp命令和inode

在执行cp命令时，系统会分配一个空闲的inode,并在inode表汇总生成新条目，在目录中创建一个目录项，将名称与inode编号关联，并拷贝数据生成新的文件。

rm和inode

在执行rm命令时，链接数递减，从而释放的inode号可以被重复使用，把数据块放在空闲列表中，删除目录项，数据实际上不会立马被删除，但是当另一个文件使用数据块时会被覆盖。

在创建文件时，默认的链接数为1

数字1表示硬连接数为1

[root@centos8 data]# ll -i /data
total 0
140 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file10.log
131 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file1.log
132 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file2.log
133 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file3.log
134 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file4.log
135 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file5.log
136 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file6.log
137 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file7.log
138 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file8.log
139 -rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file9.log

当在同一个分区下创建一个硬连接后链接数会增加

file1.log和file1.log.link的链接数都是2，硬链接的本质是同一个文件有多个文件名

[root@centos8 data]# ln file1.log  file1.log.link
[root@centos8 data]# ll !*
ll file1.log file1.log.link
-rw-r--r--. 2 root root 0 Aug  9 12:40 file1.log
-rw-r--r--. 2 root root 0 Aug  9 12:40 file1.log.link

当删除file1.log时，硬连接文件不会受影响，但是链接数会递减

[root@centos8 data]# rm file1.log
[root@centos8 data]# ll|grep file1.log.link 
-rw-r--r--. 1 root root 0 Aug  9 12:40 file1.log.link

文件夹不能创建硬连接