Linux系統(tǒng)中i節(jié)點(diǎn)的分析

[摘 要] Linux作為成熟的開源操作系統(tǒng)，已經(jīng)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。文件系統(tǒng)是Linux系統(tǒng)的重要組成部分，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。由于Linux支持多樣性的文件系統(tǒng)格式，因此了解系統(tǒng)如何訪問不同格式的文件系統(tǒng)顯得尤為重要。主要以ext4格式的文件系統(tǒng)為例，詳細(xì)講述Linux系統(tǒng)中i-node節(jié)點(diǎn)（i節(jié)點(diǎn)）對文件系統(tǒng)和磁盤存儲(chǔ)的重要意義。

[關(guān) 鍵 詞] Linux系統(tǒng)；文件系統(tǒng)；i-node節(jié)點(diǎn)

[中圖分類號] G250.74 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）36-0190-01

Linux系統(tǒng)是一個(gè)支持多種格式文件系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。如，ext、vfat、ext2、ext3、ext4、sysv等。目前Linux常用的文件系統(tǒng)是ext3和ext4。如今各種Linux系統(tǒng)的發(fā)行版都將ext4作為操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

一、Linux文件系統(tǒng)的組成

在redhat enterprise linux 6中，系統(tǒng)默認(rèn)為ext4文件系統(tǒng)。ext4文件系統(tǒng)將磁盤分為4各部分。分別是：引導(dǎo)塊、超級塊、i-node表及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)塊。引導(dǎo)塊是包含系統(tǒng)啟動(dòng)程序的磁盤區(qū)塊。超級塊，主要用來記錄文件系統(tǒng)的配置方式，其中包括i-node數(shù)量、磁盤區(qū)塊數(shù)量、未使用的磁盤區(qū)塊，以及i節(jié)點(diǎn)表、空閑塊表在磁盤中存放的位置等信息。因?yàn)槌墘K保存的是磁盤中極為重要的信息，所以系統(tǒng)將超級塊冗余保存。系統(tǒng)在使用fsck等命令修復(fù)處于嚴(yán)重癱瘓狀態(tài)的文件系統(tǒng)時(shí)實(shí)際上就是對超級塊進(jìn)行恢復(fù)操作。從塊2開始是i節(jié)點(diǎn)表，表中記錄的信息很多，主要內(nèi)容包括文件大小、用戶UID、用戶GID、文件存取權(quán)限模式、鏈接數(shù)目、文件最后修改時(shí)間，磁盤區(qū)塊地址和間接區(qū)塊等。i節(jié)點(diǎn)之后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)塊是用來存放文件內(nèi)容的。

二、什么是i節(jié)點(diǎn)

i節(jié)點(diǎn)也稱i-node，是index-node的縮寫，Linux文件系統(tǒng)中重要的組成。通常節(jié)點(diǎn)是一個(gè)64或128字節(jié)長的表。表中包含文件的相關(guān)信息和磁盤地址。通俗來講就是Linux系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)文件的同時(shí)會(huì)為該文件創(chuàng)建一個(gè)編號。當(dāng)我們需要再次查找這個(gè)文件時(shí)，Linux內(nèi)核是調(diào)用這個(gè)編號來找到這個(gè)文件的。若要查看文件的i節(jié)點(diǎn)，可以使用命令ls。如下圖所示。

三、i節(jié)點(diǎn)的作用

Linux系統(tǒng)中文件有邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)兩種不同的組織方式。邏輯結(jié)構(gòu)是面向用戶的，是用戶可以看到的文件內(nèi)容。比如用戶在使用文件查看命令more或者文件編輯命令vi時(shí)所看到的文件內(nèi)容都屬于文件的邏輯結(jié)構(gòu)。物理結(jié)構(gòu)是文件在磁盤上的存儲(chǔ)方式，涉及具體的存放磁盤區(qū)塊。用戶所看到的文件是完整的、連續(xù)的，但實(shí)際上文件存儲(chǔ)時(shí)可能并不是以連續(xù)的方式存放在磁盤上。事實(shí)上大于一塊的文件將分散存放在磁盤上。當(dāng)用戶存取某文件時(shí)，Linux文件系統(tǒng)會(huì)用正確的順序讀取此文件的全部塊，并將文件的邏輯結(jié)構(gòu)提供給用戶。Linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)表的作用實(shí)際上就是為了幫助實(shí)現(xiàn)這種物理結(jié)構(gòu)到邏輯結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。

Linux文件系統(tǒng)采用了一對一映射的方法來實(shí)現(xiàn)文件名到i節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換。目錄實(shí)際上是一個(gè)含有目錄表的文件，對目錄中的每個(gè)文件，在目錄表中都會(huì)有一個(gè)入口項(xiàng)，入口項(xiàng)中含有文件名和與之對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)號。例如，當(dāng)用戶輸入“cat abc.txt”查看文件內(nèi)容時(shí)，文件系統(tǒng)就在當(dāng)前目錄表中查找abc.txt的表項(xiàng)，由此得到與文件abc.txt對應(yīng)的i節(jié)點(diǎn)號，然后開始讀取含有該文件內(nèi)容的數(shù)據(jù)塊。

四、i節(jié)點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用

對Linux管理者來說，深刻理解Linux文件系統(tǒng)有著非常重要的意義。i節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)對Linux文件系統(tǒng)來說意義非凡。由于i節(jié)點(diǎn)中包含文件存取的重要信息，所以可以利用i節(jié)點(diǎn)中所包含的這些信息來實(shí)現(xiàn)一些特定的用途。

1.利用i節(jié)點(diǎn)可以對恢復(fù)用戶數(shù)據(jù)提供很大的幫助。

2.利用i節(jié)點(diǎn)豐富的文件信息，在修改文件時(shí)，i節(jié)點(diǎn)記錄信息的修改內(nèi)容的特點(diǎn)，在數(shù)據(jù)憑證，電子證據(jù)方面也有很廣闊的應(yīng)用。

3.利用i節(jié)點(diǎn)對文件存取的信息記錄的特點(diǎn)，可以徹底清除病毒和木馬文件。

五、總結(jié)

Linux文件系統(tǒng)中i節(jié)點(diǎn)對文件的管理有著非常重要的意義。深入了解i節(jié)點(diǎn)在Linux系統(tǒng)中的作用和工作原理，對Linux系統(tǒng)的管理和系統(tǒng)的應(yīng)用帶來很大的便利。

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