inode

　　檔案儲存在硬碟上，硬碟的最小儲存單位叫做“扇區”（Sector）。每個扇區儲存512位元組（相當於0.5KB）。

　　作業系統讀取硬碟的時候，不會一個個扇區地讀取，這樣效率太低，而是一次性連續讀取多個扇區，即一次性讀取一個”塊”（block）。這種由多個扇區組成的”塊”，是檔案存取的最小單位。”塊”的大小，最常見的是4KB，即連續八個 sector組成一個 block。

　　檔案資料都儲存在”塊”中，那麼很顯然，我們還必須找到一個地方儲存檔案的元資訊，比如檔案的建立者、檔案的建立日期、檔案的大小等等。這種儲存檔案元資訊的區域就叫做inode，中文譯名為”索引節點”。

　　每一個檔案都有對應的inode，裡面包含了與該檔案有關的一些資訊。

inode包含了什麼？

• 檔案的位元組數
• 檔案擁有者的User ID
• 檔案的Group ID
• 檔案的讀、寫、執行許可權
• 檔案的時間戳，共有三個：ctime指inode上一次變動的時間，mtime指檔案內容上一次變動的時間，atime指檔案上一次開啟的時間
• 連結數，即有多少檔名指向這個inode

• 檔案資料block的位置

  　可以用stat命令，檢視某個檔案的inode資訊：
  　

stat test.c

總之，除了檔名以外的所有檔案資訊，都存在inode之中。

inode的號碼

　　每個inode都有一個號碼，作業系統用inode號碼來識別不同的檔案。

　　這裡值得重複一遍，Unix/Linux系統內部不使用檔名，而使用inode號碼來識別檔案。對於系統來說，檔名只是inode號碼便於識別的別稱或者綽號。

　　表面上，使用者通過檔名，開啟檔案。實際上，系統內部這個過程分成三步：
首先，系統找到這個檔名對應的inode號碼；
其次，通過inode號碼，獲取inode資訊；
最後，根據inode資訊，找到檔案資料所在的block，讀出資料。

　　使用ls -i命令，可以看到檔名對應的inode號碼：

　　ls -i example.c

目錄檔案

　　Unix/Linux系統中，目錄（directory）也是一種檔案。開啟目錄，實際上就是開啟目錄檔案。

　　目錄檔案的結構非常簡單，就是一系列目錄項（dirent）的列表。每個目錄項，由兩部分組成：所包含檔案的檔名，以及該檔名對應的inode號碼。

　　ls命令只列出目錄檔案中的所有檔名：

　ls /etc

ls -i命令列出整個目錄檔案，即檔名和inode號碼：

　ls -i /etc

如果要檢視檔案的詳細資訊，就必須根據inode號碼，訪問inode節點，讀取資訊。ls -l命令列出檔案的詳細資訊。

　ls -l /etc

　　理解了上面這些知識，就能理解目錄的許可權。
　　目錄檔案的讀許可權（r）和寫許可權（w），都是針對目錄檔案本身。由於目錄檔案內只有檔名和inode號碼，所以如果只有讀許可權，只能獲取檔名，無法獲取其他資訊，因為其他資訊都儲存在inode節點中，而讀取inode節點內的資訊需要目錄檔案的執行許可權（x）。

硬連結

　　一般情況下，檔名和inode號碼是”一一對應”關係，每個inode號碼對應一個檔名。但是，Unix/Linux系統允許，多個檔名指向同一個inode號碼。

　　這意味著，可以用不同的檔名訪問同樣的內容；對檔案內容進行修改，會影響到所有檔名；但是，刪除一個檔名，不影響另一個檔名的訪問。這種情況就被稱為”硬連結”（hard link）。

ln命令可以建立硬連結：

　　ln 原始檔 目標檔案

　　執行上面這條命令以後，原始檔與目標檔案的inode號碼相同，都指向同一個inode。
　　inode資訊中有一項叫做”連結數”，記錄指向該inode的檔名總數，這時就會增加1。

　　反過來，刪除一個檔名，就會使得inode節點中的”連結數”減1。當這個值減到0，表明沒有檔名指向這個inode，系統就會回收這個inode號碼，以及其所對應block區域。

　　這裡順便說一下目錄檔案的”連結數”。
　　建立目錄時，預設會生成兩個目錄項：”.”和”..”。
　　前者的inode號碼就是當前目錄的inode號碼，等同於當前目錄的”硬連結”；,後者的inode號碼就是當前目錄的父目錄的inode號碼，等同於父目錄的”硬連結”。
　　所以，任何一個目錄的”硬連結”總數，總是等於2加上它的子目錄總數（含隱藏目錄）。

　　UNIX檔案系統提供了一種將不同檔案連結至同一個檔案的機制，我們稱這種機制為連結。
　　它可以使得單個程式對同一檔案使用不同的名字。這樣的好處是檔案系統只存在一個檔案的副本。
　　系統簡單地通過在目錄中建立一個新的登記項來實現這種連線。該登記項具有一個新的檔名和要連線檔案的inode號(inode與原檔案相同)。
　　不論一個檔案有多少硬連結，在磁碟上只有一個描述它的inode，只要該檔案的連結數不為0，該檔案就保持存在。硬連結不能對目錄建立硬連結！

　　硬連線是直接建立在節點表上的（inode），建立硬連線指向一個檔案的時候，會更新節點表上面的計數值。
　　舉個例子，一個檔案被連線了兩次（硬連線），這個檔案的計數值是3，而無論通過3個檔名中的任何一個訪問，效果都是完全一樣的，但是如果刪除其中任意一個，都只是把計數值減1，不會刪除實際的內容的，（任何存在的檔案本身就算是一個硬連線）只有計數值變成0也就是沒有任何硬連線指向的時候才會真實的刪除內容。

軟連結

除了硬連結以外，還有一種特殊情況。

　　檔案A和檔案B的inode號碼雖然不一樣，但是檔案A的內容是檔案B的路徑。讀取檔案A時，系統會自動將訪問者導向檔案B。因此，無論開啟哪一個檔案，最終讀取的都是檔案B。這時，檔案A就稱為檔案B的”軟連結”（soft link）或者”符號連結（symbolic link）。

　　這意味著，檔案A依賴於檔案B而存在，如果刪除了檔案B，開啟檔案A就會報錯：”No such file or directory”。
　　這是軟連結與硬連結最大的不同：檔案A指向檔案B的檔名，而不是檔案B的inode號碼，檔案B的inode”連結數”不會因此發生變化。

ln -s命令可以建立軟連結。

　　ln -s 源文檔案或目錄 目標檔案或目錄

　　我們把符號連結稱為軟連結，它是指向另一個檔案的特殊檔案，這種檔案的資料部分僅包含它所要連結檔案的路徑名。
　　軟連結是為了克服硬連結的不足而引入的，軟連結不直接使用inode號作為檔案指標，而是使用檔案路徑名作為指標（軟連結：檔名 + 資料部分–>目標檔案的路徑名）。

　　軟體有自己的inode，並在磁碟上有一小片空間存放路徑名。因此，軟連結能夠跨檔案系統，也可以和目錄連結！其二，軟連結可以對一個不存在的檔名進行連結，但直到這個名字對應的檔案被建立後，才能開啟其連結。

inode的特殊作用

由於inode號碼與檔名分離，這種機制導致了一些Unix/Linux系統特有的現象。

　　1. 有時，檔名包含特殊字元，無法正常刪除。這時，直接刪除inode節點，就能起到刪除檔案的作用。

　　2. 移動檔案或重新命名檔案，只是改變檔名，不影響inode號碼。

　　3. 開啟一個檔案以後，系統就以inode號碼來識別這個檔案，不再考慮檔名。因此，通常來說，系統無法從inode號碼得知檔名。

　　第3點使得軟體更新變得簡單，可以在不關閉軟體的情況下進行更新，不需要重啟。因為系統通過inode號碼，識別執行中的檔案，不通過檔名。更新的時候，新版檔案以同樣的檔名，生成一個新的inode，不會影響到執行中的檔案。等到下一次執行這個軟體的時候，檔名就自動指向新版檔案，舊版檔案的inode則被回收。