VFS四大对象之二 struct inode

继上一篇文章：http://www.cnblogs.com/linhaostudy/p/7427027.html

二、inode结构体：（转自http://blog.csdn.net/shanshanpt/article/details/38943731）

inode结构体在（include/linux/fs.h中）：

保存的其实是实际的数据的一些信息，这些信息称为“元数据”(也就是对文件属性的描述)。例如：文件大小，设备标识符，用户标识符，用户组标识符，文件模式，扩展属性，文件读取或修改的时间戳，链接数量，指向存储该内容的磁盘区块的指针，文件分类等等。

( 注意数据分成：元数据+数据本身 )

同时注意：inode有两种，一种是VFS的inode，一种是具体文件系统的inode。前者在内存中，后者在磁盘中。所以每次其实是将磁盘中的inode调进填充内存中的inode，这样才是算使用了磁盘文件inode。

注意inode怎样生成的：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(现代OS可以动态变化)，一般每2KB就设置一个inode。一般文件系统中很少有文件小于2KB的，所以预定按照2KB分，一般inode是用不完的。所以inode在文件系统安装的时候会有一个默认数量，后期会根据实际的需要发生变化。

注意inode号：inode号是唯一的，表示不同的文件。其实在Linux内部的时候，访问文件都是通过inode号来进行的，所谓文件名仅仅是给用户容易使用的。当我们打开一个文件的时候，首先，系统找到这个文件名对应的inode号；然后，通过inode号，得到inode信息，最后，由inode找到文件数据所在的block，现在可以处理文件数据了。

inode和文件的关系：当创建一个文件的时候，就给文件分配了一个inode。一个inode只对应一个实际文件，一个文件也会只有一个inode。inodes最大数量就是文件的最大数量。

 struct inode {
     umode_t            i_mode;
     unsigned short        i_opflags;
     uid_t            i_uid;
     gid_t            i_gid;
     unsigned int        i_flags;

 #ifdef CONFIG_FS_POSIX_ACL
     struct posix_acl    *i_acl;
     struct posix_acl    *i_default_acl;
 #endif

     const struct inode_operations    *i_op;
     struct super_block    *i_sb;
     struct address_space    *i_mapping;

 #ifdef CONFIG_SECURITY
     void            *i_security;
 #endif

     /* Stat data, not accessed from path walking */
     unsigned long        i_ino;
     /*
      * Filesystems may only read i_nlink directly.  They shall use the
      * following functions for modification:
      *
      *    (set|clear|inc|drop)_nlink
      *    inode_(inc|dec)_link_count
      */
     union {
         const unsigned int i_nlink;
         unsigned int __i_nlink;
     };
     dev_t            i_rdev;
     struct timespec        i_atime;
     struct timespec        i_mtime;
     struct timespec        i_ctime;
     spinlock_t        i_lock;    /* i_blocks, i_bytes, maybe i_size */
     unsigned short          i_bytes;
     blkcnt_t        i_blocks;
     loff_t            i_size;

 #ifdef __NEED_I_SIZE_ORDERED
     seqcount_t        i_size_seqcount;
 #endif

     /* Misc */
     unsigned long        i_state;
     struct mutex        i_mutex;

     unsigned long        dirtied_when;    /* jiffies of first dirtying */

     struct hlist_node    i_hash;
     struct list_head    i_wb_list;    /* backing dev IO list */
     struct list_head    i_lru;        /* inode LRU list */
     struct list_head    i_sb_list;
     union {
         struct list_head    i_dentry;
         struct rcu_head        i_rcu;
     };
     atomic_t        i_count;
     unsigned int        i_blkbits;
     u64            i_version;
     atomic_t        i_dio_count;
     atomic_t        i_writecount;
     const struct file_operations    *i_fop;    /* former ->i_op->default_file_ops */
     struct file_lock    *i_flock;
     struct address_space    i_data;
 #ifdef CONFIG_QUOTA
     struct dquot        *i_dquot[MAXQUOTAS];
 #endif
     struct list_head    i_devices;
     union {
         struct pipe_inode_info    *i_pipe;
         struct block_device    *i_bdev;
         struct cdev        *i_cdev;
     };

     __u32            i_generation;

 #ifdef CONFIG_FSNOTIFY
     __u32            i_fsnotify_mask; /* all events this inode cares about */
     struct hlist_head    i_fsnotify_marks;
 #endif

 #ifdef CONFIG_IMA
     atomic_t        i_readcount; /* struct files open RO */
 #endif
     void            *i_private; /* fs or device private pointer */
 };

i_hash：指向hash链表指针，用于inode的hash表，下面会说

i_list：指向索引节点链表指针，用于inode之间的连接，下面会说

i_dentry：指向目录项链表指针，注意一个inodes可以对应多个dentry，因为一个实际的文件可能被链接到其他的文件，那么就会有另一个dentry，这个链表就是将所有的与本inode有关的dentry都连在一起。

i_dirty_buffers和i_dirty_data_buffers：脏数据缓冲区

i_ino：索引节点号，每个inode都是唯一的

i_count：引用计数

i_dev：如果inode代表设备，那么就是设备号

i_mode：文件的类型和访问权限

i_nlink：与该节点建立链接的文件数(硬链接数)

i_uid：文件拥有者标号

i_gid：文件所在组标号

i_rdev：实际的设备标识

注意i_dev和i_rdev之间区别：如果是普通的文件，例如磁盘文件，存储在某块磁盘上，那么i_dev代表的就是保存这个文件的磁盘号，但是如果此处是特殊文件例如就是磁盘本身(因为所有的设备也看做文件处理)，那么i_rdev就代表这个磁盘实际的磁盘号。

i_size：inode所代表的的文件的大小，以字节为单位

i_atime：文件最后一次访问时间

i_mtime：文件最后一次修改时间

i_ctime：inode最后一次修改时间

i_blkbits：块大小，字节单位

i_blksize：块大小，bit单位

i_blocks：文件所占块数

i_version：版本号

i_bytes：文件中最后一个块的字节数

i_sem：指向用于同步操作的信号量结构

i_alloc_sem：保护inode上的IO操作不被另一个打断

i_zombie：僵尸inode信号量

i_op：索引节点操作

i_fop：文件操作

i_sb：inode所属文件系统的超级块指针

i_wait：指向索引节点等待队列指针

i_flock：文件锁链表

注意下面：address_space不是代表某个地址空间，而是用于描述页高速缓存中的页面的。一个文件对应一个address_space，一个address_space和一个偏移量可以确定一个页高速缓存中的页面。

i_mapping：表示向谁请求页面

i_data：表示被inode读写的页面

i_dquot：inode的磁盘限额

关于磁盘限额：在多任务环境下，对于每个用户的磁盘使用限制是必须的，起到一个公平性作用。

磁盘限额分为两种：block限额和inode限额，而且对于一个特文件系统来说，使用的限额机制都是一样的，所以限额的操作函数

放在super_block中就OK！

i_devices：设备链表。共用同一个驱动程序的设备形成的链表。

i_pipe：指向管道文件（如果文件是管道文件时使用）

i_bdev：指向块设备文件指针（如果文件是块设备文件时使用）

i_cdev：指向字符设备文件指针（如果文件是字符设备时使用）

i_dnotify_mask：目录通知事件掩码

i_dnotify：用于目录通知

i_state：索引节点的状态标识：I_NEW，I_LOCK，I_FREEING

i_flags：索引节点的安装标识

i_sock：如果是套接字文件则为True

i_write_count：记录多少进程以刻写模式打开此文件

i_attr_flags：文件创建标识

i_generation：保留

u：具体的inode信息

注意管理inode的四个链表：

inode_unused：将目前还没有使用的inode链接起来(通过i_list域链接)

inode_in_use：目前正在使用的inode链接起来(通过i_list域链接)

super_block中的s_dirty：将所有修改过的inode链接起来，这个字段在super_block中(通过i_list域链接起来)

inode_hashtable：注意为了加快inode的查找效率，将正在使用的inode和脏inode也会放在inode_hashtable这样一个hash结构中，

但是，不同的inode的hash值可能相等，所以将hash值相等的这些inode通过这个i_hash字段连接起来。