简单了解Linux的inode与block

Linux常见文件系统类型：ext3（CentOS5），ext4（CentOS6），xfs（CentOS7）

Windows常见文件系统类型：FAT32，NTFS

(1).inode的内容

1）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上次文件属性变动的时间，例如：chmod +x a.sh；mtime指文件内容上次变动的时间，例如：echo aa >> a.sh或vim a.sh；atime值文件上次打开的时间，例如：cat a.sh。

链接数，即有多少文件名指向这个inode

文件数据block的位置

2）我们可以用stat命令，查看某个文件的inode信息：

[root@xuexi ~]# stat /etc/passwd
  文件："/etc/passwd"
  大小：2257      	块：8          IO 块：4096   普通文件
设备：803h/2051d	Inode：17324457    硬链接：1
权限：(0644/-rw-r--r--)  Uid：(    0/    root)   Gid：(    0/    root)
环境：system_u:object_r:passwd_file_t:s0
最近访问：2019-03-08 11:00:01.672759577 +0800
最近更改：2019-02-13 16:19:23.303395879 +0800
最近改动：2019-02-13 16:19:23.305395782 +0800
创建时间：-
[root@xuexi ~]# echo $LANG		//查看当前语言
zh_CN.UTF-8
[root@xuexi ~]# LANG="en_US.UTF-8"		//语言临时转为英文
[root@xuexi ~]# stat /etc/passwd
  File: ‘/etc/passwd’
  Size: 2257      	Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: 803h/2051d	Inode: 17324457    Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Context: system_u:object_r:passwd_file_t:s0
Access: 2019-03-08 11:00:01.672759577 +0800
Modify: 2019-02-13 16:19:23.303395879 +0800
Change: 2019-02-13 16:19:23.305395782 +0800
 Birth: -
[root@xuexi ~]# ll /etc/passwd	//ll其实就是查看文件的inode信息
-rw-r--r--. 1 root root 2257 Feb 13 16:19 /etc/passwd	//ll查看到的时间是ctime时间

3）测试ctime，mtime和atime

[root@xuexi ~]# touch a.txt
[root@xuexi ~]# stat a.txt
  File: ‘a.txt’
  Size: 0         	Blocks: 0          IO Block: 4096   regular empty file
Device: 803h/2051d	Inode: 34042450    Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Context: unconfined_u:object_r:admin_home_t:s0
Access: 2019-03-08 14:24:17.272886924 +0800
Modify: 2019-03-08 14:24:17.272886924 +0800
Change: 2019-03-08 14:24:17.272886924 +0800
 Birth: -
[root@xuexi ~]# date -s "2019-03-07 14:29:49"	//修改系统时间
Thu Mar  7 14:29:49 CST 2019
[root@xuexi ~]# chmod +x a.txt
[root@xuexi ~]# stat a.txt	//可以看到’ chmod +x a.txt’修改了ctime
  File: ‘a.txt’
  Size: 0         	Blocks: 0          IO Block: 4096   regular empty file
Device: 803h/2051d	Inode: 34042450    Links: 1
Access: (0755/-rwxr-xr-x)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Context: unconfined_u:object_r:admin_home_t:s0
Access: 2019-03-08 14:24:17.272886924 +0800
Modify: 2019-03-08 14:24:17.272886924 +0800
Change: 2019-03-07 14:30:32.246910417 +0800
 Birth: -
[root@xuexi ~]# echo aa >> a.txt
[root@xuexi ~]# stat a.txt	//可以看到’ echo aa >> a.txt’修改了mtime和ctime
  File: ‘a.txt’
  Size: 3         	Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: 803h/2051d	Inode: 34042450    Links: 1
Access: (0755/-rwxr-xr-x)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Context: unconfined_u:object_r:admin_home_t:s0
Access: 2019-03-08 14:24:17.272886924 +0800
Modify: 2019-03-07 14:31:19.164728344 +0800
Change: 2019-03-07 14:31:19.164728344 +0800
 Birth: -
[root@xuexi ~]# vim a.txt
//添加了一行bbb
[root@xuexi ~]# stat a.txt	//可以看到’ vim a.txt’修改了atime，ctime和mtime
  File: ‘a.txt’
  Size: 7         	Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: 803h/2051d	Inode: 34729170    Links: 1
Access: (0755/-rwxr-xr-x)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Context: unconfined_u:object_r:admin_home_t:s0
Access: 2019-03-07 14:32:42.604862498 +0800
Modify: 2019-03-07 14:32:42.604862498 +0800
Change: 2019-03-07 14:32:42.605945804 +0800
 Birth: -
[root@xuexi ~]# cat a.txt
aa
bbb
[root@xuexi ~]# stat a.txt	//可以看到’ cat a.txt’修改了atime
  File: ‘a.txt’
  Size: 7         	Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: 803h/2051d	Inode: 34729170    Links: 1
Access: (0755/-rwxr-xr-x)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Context: unconfined_u:object_r:admin_home_t:s0
Access: 2019-03-07 14:34:27.525217232 +0800
Modify: 2019-03-07 14:32:42.604862498 +0800
Change: 2019-03-07 14:32:42.605945804 +0800
 Birth: -

　　由此可见，黑客是可以通过修改时间，再植入木马，防止被find找到。

4）inode的大小

Inode也会消耗硬盘空间，所以硬盘格式化时，操作系统自动将文件分成两个区域。一个是数据区，用于存放文件数据；另一个是inode区，用于存放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1KB或2KB或4KB就设置一个inode。如果一块1GB的硬盘，每个inode节点的大小为128字节，每1KB就设置一个inode，那么inode区的大小就会达到128MB，占整个硬盘的12.8%。（所以block可以设置的大一点）

5）inode号

每个inode都有一个号码，操作系统用inode号来识别不同的文件。

Unix/Linux系统内部不是用文件名，而使用inode号来识别文件。对于系统来说，文件名只是iode号便于识别的别名。表面上用户是通过文件名打开文件，实际上系统内部分成三个步骤：首先，系统找到这个文件名对应的inode号；其次通过inode号获取inode信息；最后根据inode信息找到文件数据所在的block，读出数据。

可以使用’ls -i [filename]’快速查看文件的inode号：

[root@xuexi ~]# ls -i a.txt
34729170 a.txt

　　在Unix/Liunx系统中，目录也是一种文件。目录文件的结构非常简单，即使一系列目录项的列表。每个目录项由所包含文件的文件名以及该文件名对应的inode号组成。

　　可以使用’ls -id [directory]’快速查看目录的inode号：

[root@xuexi ~]# ls -id /etc
16777281 /etc

　　另外可以使用’df -i’查看每个磁盘分区的inode总数和已经使用的数量

[root@xuexi ~]# df -i
文件系统         Inode 已用(I) 可用(I) 已用(I)% 挂载点
/dev/sda3      8912384  193509 8718875       3% /
devtmpfs        249583     408  249175       1% /dev
tmpfs           253514       1  253513       1% /dev/shm
tmpfs           253514     966  252548       1% /run
tmpfs           253514      16  253498       1% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1       524288     359  523929       1% /boot
/dev/sr0             0       0       0        - /mnt
tmpfs           253514       6  253508       1% /run/user/42
tmpfs           253514      17  253497       1% /run/user/1000
tmpfs           253514       1  253513       1% /run/user/0

　　注意：由于每个文件都必须有一个inode号，因此有可能发生inode已用光，但硬盘未存满的情况。这时就无法在硬盘上创建新的文件。

6）inode的特殊作用

　　有时文件名有特殊字符或乱码，无法正常修改或删除，可以通过inode号来进行操作。实例：

[xf@xuexi ~]$ mkdir Dir
[xf@xuexi ~]$ cd Dir/
[xf@xuexi Dir]$ touch 学习　　\\创建一个中文的文件名
[xf@xuexi Dir]$ ls
学习
[xf@xuexi Dir]$ LANG="en_US.gbk"　　\\临时调整一下编码，使得文件名变为乱码
[xf@xuexi Dir]$ ls
??????
[xf@xuexi Dir]$ ls -i　　\\看一下该文件的inode号
407062 ??????
\\删除还可以使用"find . -inum 407062 -delete"（没有提示）以及"find . -inum 407062 | xargs -i rm {}"
\\修改类似
[xf@xuexi Dir]$ find . -inum 407062 -exec rm -i {} \;
rm: remove regular empty file './\345\255\246\344\271\240'? y
[xf@xuexi Dir]$ ls

　　移动或重命名文件，只改变文件名，inode没影响。

　　使用vim修改文件内容后，inode会发生改变。实例：

[xf@xuexi ~]$ touch File
[xf@xuexi ~]$ ls -i File
52016344 File
[xf@xuexi ~]$ vim File
//增加一行aaaaa
[xf@xuexi ~]$ ls -i File　　//inode号改变了
52016202 File
[xf@xuexi ~]$ echo bbbbb>>File　　//追加一行bbbbb
[xf@xuexi ~]$ ls -i File　　//inode号没变
52016202 File
[xf@xuexi ~]$ cat File
aaaaa
bbbbb
[xf@xuexi ~]$ ls -i File
52016202 File
[xf@xuexi ~]$ cat > File <<EOF　　//重写File
> ccccc
> ddddd
> EOF
[xf@xuexi ~]$ ls -i File　　//inode号还是没变
52016202 File

　　我一开始还怀疑会不会是我字节没有写满一个block，但我用cat写了20416个字节，结果inode号还是没变。我估计echo追加和cat重写都不改变inode号。

(2).block的内容

block是真正存储数据的地方。block是文件系统中的最小存储单位，扇区是磁盘中的最小存储单位。

注意：Linux下叫block，Windows下叫簇。

1）  Windows如何修改簇的大小

　　可以右键一个分区，点击格式化会出现如下窗口：

这里的分配单元大小就是设置簇的大小。

2）  Block或簇的大小对系统的影响

　　簇或block调大时，节约了寻址时间，速度变快，但浪费空间；簇和block调小时，节约空间，但寻址时间变长，速度变慢。

　　说明：为什么簇或block调大会浪费空间？这是因为一个文件会占用多个簇或block来存放。当前一个簇或block放不下时，就会占用下一个簇或block，到最后如果产生不足以占用一个完整的簇或block时，仍然会占用一个完整的簇或block，就会浪费这个簇或block剩下的空间。

如果有一个2T的硬盘，可以前1.5T使用4K的簇或block，后0.5G使用64K的簇或block，这样可以改善机械硬盘越到最后速度越慢的问题。

3）  Linux下查看block的大小以及修改方式

　　查看block的大小

[root@xuexi ~]# file -s /dev/sdb1	//把block或设备当做普通文件看待
/dev/sdb1: SGI XFS filesystem data (blksz 4096, inosz 512, v2 dirs)
[root@xuexi ~]# xfs_info /dev/sdb1
xfs_info: /dev/sdb1 is not a mounted XFS filesystem	//居然需要先挂载
[root@xuexi ~]# ls /
bin   dev   etc   lib    media  opt   root  sbin  srv  tmp  var
boot  dump  home  lib64  mnt    proc  run   sdb1  sys  usr
[root@xuexi ~]# mkdir /sdb1
mkdir: 无法创建目录"/sdb1": 文件已存在
[root@xuexi ~]# mount /sdb1 /dev/sdb1
mount: /sdb1 不是一个块设备
[root@xuexi ~]# mount /dev/sdb1 /sdb1/
[root@xuexi ~]# xfs_info /dev/sdb1
meta-data=/dev/sdb1              isize=512    agcount=4, agsize=65536 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0 spinodes=0
data     =                       bsize=4096   blocks=262144, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal               bsize=4096   blocks=2560, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

　　注意：xfs_info只能用于xfs的文件系统，如果是ext4或ext3请使用tune2fs

　　修改block的大小，就需要用到mkfs.xfs格式化命令，需要格式化分区

[root@xuexi ~]# umount /sdb1
[root@xuexi ~]# mkfs -t xfs -b size=2048 /dev/sdb1
mkfs.xfs: /dev/sdb1 appears to contain an existing filesystem (xfs).
mkfs.xfs: Use the -f option to force overwrite.
[root@xuexi ~]# mkfs -t xfs -b size=2048 -f /dev/sdb1
meta-data=/dev/sdb1              isize=512    agcount=4, agsize=131072 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0, sparse=0
data     =                       bsize=2048   blocks=524288, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal log           bsize=2048   blocks=5120, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

　　注意：mkfs.xfs就是mkfs –t xfs的简写。