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对Inode、Hard Link以及Soft Link的理解

时间:2017-08-02 23:29:15      阅读:195      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:相对   实现   建立   bitmap   格式   无限循环   ima   蓝色   硬链接   

一、EXT2/EXT3等文件系统的分区格式

  Linux的文件系统从EXT2开始将文件的属性和文件的实际内容分开存储,文件的属性由inode存储,文件的内容由block存储。

  系统在对磁盘进行分区格式化的时候,分区被以block大小为单位分割成多个块,block的大小可以为1KB、2KB或4KB;分区里的各个块被统一编号,然后被划分成各个区域,图1描述了一个分区的划分情况:

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图1 分区划分情况

  各区域解释:

  Boot Sector:启动扇区,利用这个多个分区的启动扇区可以实现多系统。

  Block Group:区块群组,由于文件系统可能很大,达到上百GB,将所有的inode和block放在一起管理是不明智的;因此ext2/ext3等文件系统将分区内的inode和block分成多个区块群组(Block Group),分开管理;区块群组内包含Super Block、Partition Description、Block Bitmap、Inode BitMap、Inode Table、Data Block;其中Super Block在第一个区块群组内一定存在,在后续的区块群组内则可能存在也可能不存在,如果存在,则是作为第一个区块群组内的Super Block的备份。

  Filesystem Description:分区文件系统的描述区块,用于描述各个Block Group开始与结束的block块号,以及描述每个Block Group内各个区段的开始与结束的block块号。

  Block BitMap:block位图,用于判断Data Block内哪些Block已经被使用,哪些Block处于空闲状态可以使用。

  Inode BitMap:inode位图,用于判断Inode Table内哪些inode已经被使用,哪些inode处于空闲状态可以使用。

  Inode Table:inode表,用于存放inode,各个inode也被统一编号。

  Data Block:用于保存文件以及目录实际内容的block。

二、EXT2/EXT3等文件系统中目录与文件的存储

  在ext2/ext3等文件系统中,目录的存储和文件的存储形式差别不大:每一个目录和文件都对应一个inode,每个inode都指向一个或多个block;目录的inode指向的block内存储的是目录下的子目录名或文件名与相应的inode的对应关系,如图2中2号和65531号等inode;文件的inode指向的block存储文件的实际内容,如图2中787883号和788042号等inode。

  图2是根据一个实际的Linux系统作出的一个示意图,图中的淡绿色区域代表图1中的Inode Table区域,淡蓝色区域代表图1中的Data Block区域,图中块的大小和块的数量不代表实际情况。这个文件系统挂载到了“/”目录上,一般一个文件系统最顶层的inode编号为2,这里2号inode指向的block区域中存储了“/”目录下的子目录名以及文件名和它们对应的inode编号,其中的“vmlinuz.old”是一个软链接文件,它对应的inode指向的block存储了所链接的文件的相对的路径。

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图2 文件系统存储方式示意图

三、软链接与硬链接

  如上所述,每个目录或文件都对应一个inode,但是它们对应的Inode也有可能为同一个inode;在同一个文件系统中,如果两个或多个文件的Inode相同,则可以称它们互为彼此的“硬链接”。

  硬链接是某个目录的inode指向的block区域中的一条记录,这个记录的inode部分的值与相同文件系统内的某个目录下的一条或多条记录的inode部分的值相同。因而,创建一个硬链接就是在某个表中增加一条记录,不会消耗inode,一般也不会消耗block的数量,除非当前存储记录的block满了,重新找一块block来记录这条记录。

  对于硬链接有两个地方值得注意:

  1.硬链接不能跨文件系统:一般情况下,Linux系统不能区分来自不同文件系统的相同的Inode编号,一个文件的Inode号码只能是自己所在的文件系统内的Inode的编号。例外的情况是挂载点的Inode,当一个文件系统挂载到某个挂载点时,系统会屏蔽其原有的Inode,然后记录这个挂载点和文件系统的对应关系,当使用到这个挂载点时,系统能根据记录找到正确的文件系统。

  2.不能创建目录的硬链接:从图2中看,在某一个目录的Block块中增加一条记录,该记录的Inode编号为某个目录的Inode编号是可行的,但是这样有可能在文件树中形成环,导致很多依赖遍历文件树的程序无限循环下去,因此目前为止,不能创建目录的硬链接。

  图2中,“/home/”目录下的.bashrc文件和hard_bashrc文件指向同一个Inode:788041,hard_bashrc是在“/home”目录下通过命令:”ln .bashrc hard_bashrc“建立的。

  软链接是一个新的文件,该文件中记录了一个文件或目录的路径。如果查看软链接文件的大小,会发现为它记录的路径字符串的大小。创建一个软链接会生成一个新的文件,因此会消耗inode和block的数量。

  软链接文件会被标记为“链接文件”,程序使用它时,会根据它记录的路径去找到真正的文件;因此既可以创建目录的软链接也可以跨文件系统创建软链接。

  图2中“/home/“目录下的”soft_bin“文件为“/bin”这个目录的软链接,这个文件是在“/home/”目录下通过命令:“ln -s /bin ./soft_bin"创建的。

 

本文更新地址:http://www.cnblogs.com/hc101/p/7257507.html

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