Linux中inode详解

转自：https://www.cnblogs.com/itech/archive/2012/05/15/2502284.html

一、inode是什么？

理解inode，要从文件储存说起。

文件储存在硬盘上，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，不会一个个扇区地读取，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"。

 

二、inode包含的内容

inode包含文件的元信息，具体来说有以下内容：

　　* 文件的字节数

　　* 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

可以用stat命令，查看某个文件的inode信息：

stat example.txt

 

总之，除了文件名以外的所有文件信息，都存在inode之中。至于为什么没有文件名，下文会有详细解释。

三、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%。

查看每个硬盘分区的inode总数和已经使用的数量，可以使用df命令。

df -i

 

查看每个inode节点的大小，可以用如下命令：

sudo dumpe2fs -h /dev/hda | grep "Inode size"

 

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。

四、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，Unix/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。

 

使用ls -i命令，可以看到文件名对应的inode号码：

ls -i example.txt

 

五、目录文件

Unix/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

 

六、硬链接

一般情况下，文件名和inode号码是"一一对应"关系，每个inode号码对应一个文件名。但是，Unix/Linux系统允许，多个文件名指向同一个inode号码。这意味着，可以用不同的文件名访问同样的内容；对文件内容进行修改，会影响到所有文件名；但是，删除一个文件名，不影响另一个文件名的访问。这种情况就被称为"硬链接"（hard link）。

 

ln命令可以创建硬链接：

ln 源文件 目标文件

 

运行上面这条命令以后，源文件与目标文件的inode号码相同，都指向同一个inode。inode信息中有一项叫做"链接数"，记录指向该inode的文件名总数，这时就会增加1。反过来，删除一个文件名，就会使得inode节点中的"链接数"减1。当这个值减到0，表明没有文件名指向这个inode，系统就会回收这个inode号码，以及其所对应block区域。

这里顺便说一下目录文件的"链接数"。创建目录时，默认会生成两个目录项："."和".."。前者的inode号码就是当前目录的inode号码，等同于当前目录的"硬链接"；后者的inode号码就是当前目录的父目录的inode号码，等同于父目录的"硬链接"。所以，任何一个目录的"硬链接"总数，总是等于2加上它的子目录总数（含隐藏目录）,这里的2是父目录对其的“硬链接”和当前目录下的".硬链接“。

七、软链接

除了硬链接以外，还有一种特殊情况。文件A和文件B的inode号码虽然不一样，但是文件A的内容是文件B的路径。读取文件A时，系统会自动将访问者导向文件B。因此，无论打开哪一个文件，最终读取的都是文件B。这时，文件A就称为文件B的"软链接"（soft link）或者"符号链接（symbolic link）。

这意味着，文件A依赖于文件B而存在，如果删除了文件B，打开文件A就会报错："No such file or directory"。这是软链接与硬链接最大的不同：文件A指向文件B的文件名，而不是文件B的inode号码，文件B的inode"链接数"不会因此发生变化。

ln -s命令可以创建软链接。

ln -s 源文文件或目录 目标文件或目录

 

八、inode的特殊作用

由于inode号码与文件名分离，这种机制导致了一些Unix/Linux系统特有的现象。

　　1. 有时，文件名包含特殊字符，无法正常删除。这时，直接删除inode节点，就能起到删除文件的作用。

　　2. 移动文件或重命名文件，只是改变文件名，不影响inode号码。

　　3. 打开一个文件以后，系统就以inode号码来识别这个文件，不再考虑文件名。因此，通常来说，系统无法从inode号码得知文件名。

      第3点使得软件更新变得简单，可以在不关闭软件的情况下进行更新，不需要重启。因为系统通过inode号码，识别运行中的文件，不通过文件名。更新的时候，新版文件以同样的文件名，生成一个新的inode，不会影响到运行中的文件。等到下一次运行这个软件的时候，文件名就自动指向新版文件，旧版文件的inode则被回收。

九 实际问题

在一台配置较低的Linux服务器（内存、硬盘比较小）的/data分区内创建文件时，系统提示磁盘空间不足，用df -h命令查看了一下磁盘使用情况，发现/data分区只使用了66%，还有12G的剩余空间，按理说不会出现这种问题。 后来用df -i查看了一下/data分区的索引节点(inode)，发现已经用满(IUsed=100%)，导致系统无法创建新目录和文件。

查找原因：

　　/data/cache目录中存在数量非常多的小字节缓存文件，占用的Block不多，但是占用了大量的inode。

解决方案：
　　1、删除/data/cache目录中的部分文件，释放出/data分区的一部分inode。
　　2、用软连接将空闲分区/opt中的newcache目录连接到/data/cache，使用/opt分区的inode来缓解/data分区inode不足的问题：
　　ln -s /opt/newcache /data/cache

关于磁盘空间中索引节点爆满的问题还是挺多的，借此跟大家分享几个情况：

情况一

在公司一台配置较低的Linux服务器（内存、硬盘比较小）的/data分区内创建文件时，系统提示磁盘空间不足，用df -h命令查看了一下磁盘使用情况，发现/data分区只使用了66%，还有12G的剩余空间，按理说不会出现这种问题。
 
后来用df -i查看了一下/data分区的索引节点(inode)，发现已经用满(IUsed=100%)，导致系统无法创建新目录和文件。
[root@bastion-IDC ~]# df -i
Filesystem Inodes IUsed IFree IUse% Mounted on
.......
.......
/dev/mapper/VolGroup-lv_home
53452800 53452800 0 100% /data
 
inode译成中文就是索引节点，每个存储设备（例如硬盘）或存储设备的分区被格式化为文件系统后，应该有两部份，一部份是inode，另一部份是Block，Block是用来存储数据用的。而inode呢，就是用来存储这些数据的信息，这些信息包括文件大小、属主、归属的用户组、读写权限等。inode为每个文件进行信息索引，所以就有了inode的数值。操作系统根据指令，能通过inode值最快的找到相对应的文件。
 
这台服务器的Block虽然还有剩余，但inode已经用满，因此在创建新目录或文件时，系统提示磁盘空间不足。
 
排查是由于/data/cache目录中存在数量非常多的小字节缓存文件，占用的Block不多，但是占用了大量的inode。
 
解决方案：
1）删除/data/cache目录中的部分文件，释放出/data分区的一部分inode，特别要留意那些spool出来的文件，这种文件一般会占用比较多的节点，因为比较小而且零碎，同时要多留意日志文件信息等
 
2）用软连接将空闲分区/opt中的newcache目录连接到/data/cache，使用/opt分区的inode来缓解/data分区inode不足的问题：
# ln -s /opt/newcache /data/cache
 
3）更换服务器，用高配置的服务器替换低配置的服务器。
情况二

问题：使用"df -h"命令发现磁盘使用率没有占满，但是无法写入文件，提示"no space left on device"!
原因：磁盘的inode节点使用爆满了！（"df -i"命令查看/var空间的inode爆满）。
 
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可能原因1：
crontab里面定时执行的句子里没有加 > /dev/null 2>&1,系统中cron执行的程序有输出内容，
输出内容会以邮件形式发给cron的用户，而sendmail没有启动所以就产生了很大零碎的文件：
crontab的job有问题,造成/var/spool/clientmqueue中产生许多的零碎文件。
 
处理方法：
用"rm -rf *"会不能删除，并会有相应的提示，大意是参数太多。
 
正确方法：
在/var/spool/clientmqueue/下执行命令：
# lsattr ./|awk -F"/" '{print $3}'|xargs -i rm -rf {}
 
表示用lsattr列出./下面的文件名的属性，用awk取出名字，然后rm -rf
 
还有一个比较靠谱的方法：
# find /var/spool/clientmqueue/ -type f -exec rm {} \;
 
或者在/var/spool/clientmqueue/目录下
# cd /var/spool/clientmqueue/
# find ./ -exec rm {} \;
 
将crontab中没有定向输出的行都在最后加上"> /dev/null 2>&1"，在删除的过程中操作。
或者先停止crontab，加上重定向。
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可能原因2
可以看下日志文件是否太多，如果是日志文件占用大量的inodes可以临时释放清理下过期的日志。
也可以根据较大目录的文件占用情况，临时转移部分文件到占用磁盘较小的目录中。
其他总结

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当发现某个分区下的inode使用率过大时，需要找到该分区下的某些目录里有哪些文件可以清理。
查找某个目录下一个月或两个月之前的文件，然后删除
# find . -type f -mtime +30 |wc -l
# find . -type f -mtime +60 |wc -l
# find . -type f -mtime +30 -exec rm -f {} \;
# find . -type f -mtime +60 -exec rm -f {} \;
 
释放inode缓存
# sync
# echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
 
再次检查下磁盘inode使用情况
# df -i
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1）删除无用的临时文件，释放inode。比如/tmp下有很多临时文件
# ls -lt /tmp | wc -l
# find /tmp -type f -exec rm {} \;
   
如果使用rm *，有可能因为文件数量太多而出现Argument list too long错误
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是在linux下，试图传太多参数给一个系统命令(ls *; cp *; rm *; cat *; etc..)时，就会出现 Argument list too long错误。
   
解决方法：使用find -exec 遍历，然后执行删除便可。
# find /tmp -type f -exec rm {} \;
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2）除了的临时文件外，0字节的文件也会占用inode，应该也释放。
# find /home -type f -size 0 -exec rm {} \;
   
3）inode爆满，也可能是某些目录下存在大量的小文件导致。
大量小文件分布有两种可能：
a）一是只有一个或少量目录下存在大量小文件，这种情况可以使用如下命令来找出这个异常目录：
# find / -type d -size +10M 
即找出大小大于10M的目录（目录大小越大，表示目录下的文件越多）。
   
b）大量的小文件分布在大量的目录下，这时候上面的命令可能找不出异常的目录，需要以下命令：
# cd /
# find */ ! -type l | cut -d / -f 1 | uniq -c
此命令作用是找出目录下文件总数，可能需要执行多次，直到找出具体的目录。比如上面的命令找出了/data目录下存在大量的小文件，
但/data/目录还有很多目录，这时候我们还需要继续执行：
# cd /data
# find */ ! -type l | cut -d / -f 1 | uniq -c
直到找出具体的目录。
   
如果可以直接删除节点满的文件夹：
# find . -type f -exec rm {} \;
   
还可以按照文件的inode节点删除文件
# find . -inum 342137 -exec rm -i {} \;