linux的文件系统结构、superblock和inode节点等介绍

这篇文章我写一下自己对于linux文件系统结构和节点inode的简单理解。

文件系统结构概述

我们先简单看一下linux的文件系统结构划分，linux的文件系统大致可以分为三部分，或者，我们可以直接理解为linux的物理磁盘上，存放的数据是分为三部分的。

第一部分是superblock：超级块。这一部分主要存放的是文件系统的信息，例如文件系统格式、文件系统中节点数目，剩余节点情况，文件系统大小和状态等。

第二部分是inode：文件节点。这里可以理解为类似于索引的概念，对于文件来说，inode里存储的是这个文件的元数据信息，例如文件权限、所有者、大小等，还有一个最重要的就是这个文件数据实际存储的block编号。对于目录，存储的就是这个目录的元数据（权限、所有者等信息）以及对于block编号。

第三部分是block：文件块。可以理解为文件实际上存储的区域。对于文件和目录，它上边存储的东西又有所不同。

这个表展示了inode和block，对于文件和目录的区别：

	文件	目录
inode	文件元数据：权限、所有者、大小、时间等信息；对应block编号	目录元数据：权限、所有者、大小、时间等信息；对应block编号
block	文件内容数据	文件和文件对应inode列表

文件系统结构图说明

下图（图来源于网络，自己加了一些注释）展现了linux文件系统和磁盘目录的关系。注意看虚线位置，虚线就划分出了这个块包括的数据范围。下边是一些说明：

下边这些块都属于分区1.

从左边开始是自举块、超级块。不多说。

之后是节点区域，也就是inode。包括范围是虚线指出的 i节点0  到  i节点2345.

其中我标了一个inode1和inode2，inode1指向一个block是block1，写明了是一个目录的block。inode2指向的block是block2，是一个目录block。

这俩的意思就是说inode1和inode2对应的都是目录，他们对应的block里放的也都是文件列表。

看右下角那个文件列表，就是block2这个目录块里存储的内容。这个目录下存放的文件名和文件对于的inode。其中有一个文件，即inode为1的那个，也是一个目录，对于inode是inode1，对应block是block1.

block3是一个数据块，对应的inode是  i节点2345。文件名是Test.c。（看图中箭头指向）

总的来说就是，假设inode2对应的是目录dir2，inode1对应dir1，dir1就是dir2的子目录。所以dir2对应的block里的内容，会存放着dir1的名字和inode节点。同时，Test.c文件是目录dir2中的一个文件，所以Test.c文件名和inode也在dir2对应block内容里。

文件读取实例说明

上边说的这些可能还是不太好理解，咱们就举个例子：我要读取文件Test.c。已知这个文件的路径是 /dir2/Test.c。在文件系统中的读取过程如下：

1、读取根目录  /  ：

查找根目录的 inode，判断权限。如果有（后边都假设有权限，inode都会判断），读取根目录inode对应的block，在block里的文件列表中查找是否有 目录名 dir2，如果有，根据dir2对应的inode编号去读取dir2的inode。

2、读取dir2：

到达dir2的inode里，权限判断。接着读取对应的block。在block里的文件列表中查找Test.c，找到了就根据对应的inode编号去读取Test.c的inode。

3、读取Test.c：

达到Test.c的inode，判断权限。读取对应的block，读取到Test.c的文件内容，返回。

4、读取完毕。

关于inode的一些点：

1、inode是有数量限制的，每个分区inode数量有限，同一分区inode编号不能重复。每个文件都有一个inode，一旦inode使用完毕，就不能再建立新文件，即使还有物理磁盘空间。

2、df -i 可以查看节点使用情况。

3、从inode方面看cp命令的实质：cp操作执行时，先在物理磁盘开辟一块空间（block），将文件复制一份放进去，在inode表中创建一个新编号（文件inode生成），在目录中生成新名字（目录对应的inode和block）。