inode结构体成员详解

概述：inode译成中文就是索引节点，它用来存放档案及目录的基本信息，包含时间、档名、使用者及群组等。inode分为内存中的inode和文件系统中的inode，为了避免混淆，我们称前者为VFS inode， 而后者以EXT2为代表，我们称为Ext2 inode。在阅读文件系统源码的时候，必须对这个结构有着清醒的认识。下面分别对VFS inodee与Ext2 inode做一下简单的描述：

1.VFS inode

VFS inode包含文件访问权限、属主、组、大小、生成时间、访问时间、最后修改时间等信息。它是linux管理文件系统的最基本单位，也是文件系统连接任何子目录、文件的桥梁。inode结构中的静态信息取自物理设备上的文件系统，由文件系统指定的函数填写，它只存在于内存中，可以通过inode缓存访问。虽然每个文件都有相应的inode结点，但是只有在需要的时候系统才会在内存中为其建立相应的inode数据结构，建立的inode结构将形成一个链表，我们可以通过遍历这个链表去得到我们需要的文件结点,VFS也为已分配的inode构造缓存和哈希表，以提 高系统性能。inode结构中的struct inode_operations *i_op为我们提供了一个inode操作列表，通过这个列表提供的函数我们可以对VFS inode结点进行各种操作。每个inode结构都有一个i结点号i_ino，在同一个文件系统中每个i结点号是唯一的。

struct inode {
struct list_headi_hash;
struct list_headi_list;
struct list_headi_dentry;
struct list_headi_dirty_buffers;
unsigned longi_ino; /*每一个inode都有一个序号，经由super block结构和其序号，我们可以很轻易的找到这个inode。*/
atomic_t i_count; /*在Kernel里，很多的结构都会记录其reference count，以确保如果某个结构正在使用，它不会被不小心释放掉，i_count就是其reference count。*/
kdev_t i_dev; /* inode所在的device代码 */
umode_t i_mode; /* inode的权限 */
nlink_t i_nlink; /* hard link的个数 */
uid_t i_uid; /* inode拥有者的id */
gid_t i_gid; /* inode所属的群组id */
kdev_t i_rdev; /* 如果inode代表的是device的话，那此字段将记录device的代码 */
off_t i_size; /* inode所代表的档案大小 */
time_t i_atime; /* inode最近一次的存取时间 */
time_t i_mtime; /* inode最近一次的修改时间 */
time_t i_ctime; /* inode的产生时间 */
unsigned long i_blksize; /* inode在做IO时的区块大小 */
unsigned long i_blocks; /* inode所使用的block数，一个block为512 byte*/
unsigned long i_version; /* 版本号码 */
unsigned short i_bytes;
struct semaphore i_sem;
struct rw_semaphore i_truncate_sem;
struct semaphore i_zombie;
struct inode_operations *i_op;
struct file_operations *i_fop;/* former ->i_op->default_file_ops */
struct super_block *i_sb; /* inode所属档案系统的super block */
wait_queue_head_t i_wait;
struct file_lock *i_flock; /* 用来做file lock */
struct address_space *i_mapping;
struct address_space i_data;
struct dquot *i_dquot [MAXQUOTAS];
/* These three should probably be a union */
struct pipe_inode_info *i_pipe;
struct block_device *i_bdev;
struct char_device *i_cdev;
unsigned longi_dnotify_mask; /* Directory notify events */
struct dnotify_struct *i_dnotify; /* for directory notifications */
unsigned long i_state; /* inode目前的状态，可以是I_DIRTY，I_LOCK和 I_FREEING的OR组合 */
unsigned int i_flags; /* 记录此inode的参数 */
unsigned char i_sock; /* 用来记录此inode是否为socket */
atomic_t i_write count;
unsigned int i_attr_flags; /* 用来记录此inode的属性参数 */
__u32 i_generation;
union {
struct minix_inode_info minix_i;
struct ext2_inode_info ext2_i;
struct ext3_inode_info ext3_i;
struct hpfs_inode_info hpfs_i;
struct ntfs_inode_info ntfs_i;
struct msdos_inode_info msdos_i;
struct umsdos_inode_info umsdos_i;
struct iso_inode_info isofs_i;
struct sysv_inode_info sysv_i;
struct affs_inode_info affs_i;
struct ufs_inode_info ufs_i;
struct efs_inode_info efs_i;
struct romfs_inode_info romfs_i;
struct shmem_inode_info shmem_i;
struct coda_inode_info coda_i;
struct smb_inode_info smbfs_i;
struct hfs_inode_info hfs_i;
struct adfs_inode_info adfs_i;
struct qnx4_inode_info qnx4_i;
struct reiserfs_inode_info reiserfs_i;
struct bfs_inode_info bfs_i;
struct udf_inode_info udf_i;
struct ncp_inode_info ncpfs_i;
struct proc_inode_info proc_i;
struct socketsocket_i;
struct usbdev_inode_info usbdev_i;
struct jffs2_inode_infojffs2_i;
void *generic_ip;
} u;
};

1） i_state:如果这个字段等于I_DIRTY_SYNC ,I_DIRTY_DATASYNC, I_DIRTY_PAGES，这个索引节点是脏的，就是说对应磁盘索引节点必须更新（磁盘和内存数据已经不一致了）。

2）每个索引节点，总是出现在三个双向循环链表的某一个之中（inode_unused,inode_in_use,s_dirty）,这三个链表的意义：

·      正在使用的索引节点链表。全局变量inode_in_use指向该链表中的首元素和尾元素。函数get_empty_inode()获得一个空节点，get_new_inode()获得一个新节点，通过这两个函数新分配的索引节点就加入到这个链表中。

·      未用索引节点链表。全局变量inode_unused的next域 和prev域分别指向该链表中的首元素和尾元素。

·      脏索引节点链表。由相应超级块的s_dirty域指向该链表中的首元素和尾元素。

3）全局哈希表inode_hashtable，其中哈希值是根据每个超级块指针的值和32位索引节点号而得。对没有超级块的索引节点（inode->i_sb == NULL），则将其加入到anon_hash_chain链表的首部。例如，net/socket.c中sock_alloc()函数, 通过调用fs/inode.c中get_empty_inode()创建的套接字是一个匿名索引节点，这个节点就加入到了anon_hash_chain链表。这个hash表用于保存inode对象，为了解决冲突问题，ionde有i_hash字段，该字段包含两个指针，用于解决映射到同一个地址的inode节点的链接问题。

4）索引节点操作inode_operations:

 792 struct inode_operations {
 793         int (*create) (struct inode *,struct dentry *,int);
 794         struct dentry * (*lookup) (struct inode *,struct dentry *);
 795         int (*link) (struct dentry *,struct inode *,struct dentry *);
 796         int (*unlink) (struct inode *,struct dentry *);
 797         int (*symlink) (struct inode *,struct dentry *,const char *);
 798         int (*mkdir) (struct inode *,struct dentry *,int);
 799         int (*rmdir) (struct inode *,struct dentry *);
 800         int (*mknod) (struct inode *,struct dentry *,int,int);
 801         int (*rename) (struct inode *, struct dentry *,
 802                         struct inode *, struct dentry *);
 803         int (*readlink) (struct dentry *, char *,int);
 804         int (*follow_link) (struct dentry *, struct nameidata *);
 805         void (*truncate) (struct inode *);
 806         int (*permission) (struct inode *, int);
 807         int (*revalidate) (struct dentry *);
 808         int (*setattr) (struct dentry *, struct iattr *);
 809         int (*getattr) (struct dentry *, struct iattr *);
 810 };

2、EXT2 inode

用来定义文件系统的结构以及描述系统中每个文件的管理信息，每个文件都有且只有一个inode，即使文件中没有数据，其索引结点也是存在的。每个文件用一个单独的Ext2 inode结构来描述，而且每一个inode都有唯一的标志号。Ext2 inode为内存中的inode结构提供了文件的基本信息，随着内存中inode结构的变化，系统也将更新Ext2 inode中相应的内容。Ext2 inode对应的是Ext2_inode结构。

struct ext2_inode {
__u16 i_mode;/* File mode */
__u16 i_uid;/* Low 16 bits of Owner Uid */
__u32 i_size;/* Size in bytes */
__u32 i_atime;/* Access time */
__u32 i_ctime;/* Creation time */
__u32 i_mtime;/* Modification time */
__u32 i_dtime;/* Deletion Time */
__u16 i_gid;/* Low 16 bits of Group Id */
__u16 i_links_count;/* Links count */
__u32 i_blocks;/* Blocks count */
__u32 i_flags;/* File flags */
union {
struct {
__u32 l_i_reserved1;
} linux1;
struct {
__u32 h_i_translator;
} hurd1;
struct {
__u32 m_i_reserved1;
} masix1;
} osd1;/* OS dependent 1 */
__u32 i_block[EXT2_N_BLOCKS];/* Pointers to blocks */
__u32 i_generation;/* File version (for NFS) */
__u32 i_file_acl;/* File ACL */
__u32 i_dir_acl;/* Directory ACL */
__u32 i_faddr;/* Fragment address */
union {
struct {
__u8l_ i_frag;/* Fragment number */
__u8l_ i_fsize;/* Fragment size */
__u16 i_pad1;
__u16l_ i_uid_high;/* these 2 fields */
__u16l_ i_gid_high;/* were reserved2[0] */
__u32l_ i_reserved2;
} linux2;
struct {
__u8h_ i_frag;/* Fragment number */
__u8h_ i_fsize;/* Fragment size */
__u16h_ i_mode_high;
__u16h_ i_uid_high;
__u16h_ i_gid_high;
__u32h_ i_author;
} hurd2;
struct {
__u8m_ i_frag;/* Fragment number */
__u8m_ i_fsize;/* Fragment size */
__u16m_ pad1;
__u32m_ i_reserved2[2];
} masix2;
} osd2;/* OS dependent 2 */
};
从结构的定义中可以看出来inode(VFS inode)与ext2_inode的差别是很大的，它们都包含动态信息和静态信息，通过union指定的内容一定是动态的。inode结构中的union u实际上反映了VFS支持的文件系统。
可以看出inode结构与ext2_inode结构有些内容是相似的，如：
inode定义的
unsigned long i_ino;
umode_t i_mode;
nlink_t i_nlink;
uid_t i_uid;
gid_t i_gid;
loff_t i_size;
time_t i_atime;
time_t i_mtime;
time_t i_ctime;
unsigned long i_blksize;
unsigned long i_blocks;
和ext2_inode定义的定义部分
__u16 i_mode;/* File mode */
__u16 i_uid;/* Low 16 bits of Owner Uid */
__u32 i_size;/* Size in bytes */
__u32 i_atime;/* Access time */
__u32 i_ctime;/* Creation time */
__u32 i_mtime;/* Modification time */
__u32 i_dtime;/* Deletion Time */
__u16 i_gid;/* Low 16 bits of Group Id */
__u16 i_links_count;/* Links count */
__u32 i_blocks;/* Blocks count */
__u32 i_flags;/* File flags */
这些都可以对应上，当然还有一些不同的地方，如inode中定义的
kdev_t i_rdev;
kdev_t i_dev;
unsigned short i_bytes;
struct semaphore i_sem;

在ext2_inode中没有体现，不过这部分对ext2_inode是没有用途而且无法确定的。类似的，可以推广到两个结构的其余部分，最终在代码中的区别还是与原理中分析的区别相关的，也是原理的具体体现。

本文出自：谁不小心的csdn博客inode结构成员详解