深入理解LINUX文件系统

深入理解LINUX文件系统

inode与block概述

文件数据包括元信息与实际数据文件存储在硬盘上，硬盘最小存储单位是“扇区”，每个扇区存储512字节block（块）连续的八个扇区组成一个block（一个块是4k大小）是文件存取的最小单位。操作系统读取硬盘的时候，是一次性连续读取多个扇区，即一个块一个块的读取的。文件数据包括实际数据与信元信息（类似文件属性）。文件数据存储在“块“中，存储文件元信息（比如文件的创建者、创建日期、文件大小、文件权限等）的区域叫做inode。因此，一个文件必须占用一个inode，并且至少占用一个block。inode不包含文件名。文件名时存放在目录当中的，linux系统中一切皆文件，因此目录也是一种文件。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。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，文件名知识inode号码便于识别的别称，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。所以，当用户在linux系统中试图访问一个文件时，系统会先根据文件名去查找它对应的inode号码：通过inode号码，获取inode信息；根据inode信息，看该用户是否具有访问这个文件的权限；如果有，就指向相对应的数据block，并读取数据,如果无，告知没有权限。inode(索引节点)：中文译名为“索引节点”，也叫i节点，用于存储文件元信息。

inode包含文件的元信息（不包含文件名）

1、文件的字节数，2、文件拥有者的User ID，3、文件的Group ID，4、文件的读、写、执行权限，5、文件的时间戳。

查看文件名对应的inode号码有两种方式：

stat 文件名stat查看inode号的信息时候有三个时间：atime（accesstime）：当使用这个文件的时候就会更新这个时间mtime(modification time)：当修改文件的内容数据的时候，就会更新这个时间，而更改权限或者属性，mtime不会改变，这就是和ctime的区别。ctime（status time）：当修改文件的权限或者属性的时候，就会更新这个时间，ctime并不是create time，更像是change time，只有当更新文件的属性或者权限的时候才会更新这个时间，但是更改内容的话是不会更新这个时间。

inode也会消耗磁盘空间，所以格式化的时候，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，存放inode所包含的信息。每个inode的大小，一般是128字节或256字节。通常情况下不需要关注这单个inode的大小，而是需要重点关注inode总数。inode的总数在格式化时就给定了，执行"df -i"命令即可查看每个硬盘分区对应的inode总数和已经使用的inode数量。

由于inode号码与文件名 分离，导致linux系统具备以下几种特有的现象：1、文件名包含特殊字符，可能无法正常删除。这时直接删除inode，能够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。4、使用 vi 编辑器修改文件数据保存后，会生成一个新的inode号码。

目录文件的结构

用户通过文件名打开文件时，系统内部的过程1、系统找到这个文件名对应的inode号码2、通过inode号码，获取inode信息3、根据inode信息，找到文件数据所在的block，读取数据

删除某一个inode号的两种方法find ./ -inum 52305120 -exec rm -i {} \;find ./ -inum 52305120 -delete

实验

实验一：inode节点耗尽故障处理

使用fdisk创建分区/dev/sdb1，分区大小20M即可fdisk /dev/sdbmkfs.ext4 /dev/sdb1mkdir /testmount /dev/sdb1 /testdf -i ==//模拟inode节点耗尽故障==for ((i=1; i<=7680; i++)); do touch /test/file$i;done 或者使用 touch {1..7680}.txtdf -i df -hT/删除文件恢复rm -rf /text/*

实验二：恢复EXT类型的文件

实验三：恢复XFS类型的文件

xfsdump 命令格式

xfsdump -f 备份存放位置 要备份的路径或设备文件xfsdump 备份级别（默认为0）0：完全备份1-9：增量备份

xfsdump 常用选项-f：指定存储目的地-L：指定转储会话的标签-M：为第一个媒体对象指定一个标签(例如，tape car‐tridge) 在会话期间写入相应的目的地。 -s:将转储限制为包含在指定路径名中的文件

模拟删除并执行恢复操作

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