Linux檔案系統中的inode索引結點 VFS inode
Linux中VFS檔案系統的組織
當我們讀取一個檔案時，實際上是在目錄中找到了這個檔案的inode編號，然後根據inode的指標，把硬碟中資料塊組合起來，放入記憶體供進一步的處理。
當我們寫入一個檔案時，是分配一個空閒inode給該檔案，將其inode編號記入該檔案所屬的目錄，然後選取空閒的資料塊，讓inode的指標指向這些資料塊，並放入記憶體中的資料。
硬碟扇區 sector
檔案儲存在硬碟上，硬碟的最小儲存單位叫"扇區"（Sector），每個扇區512位元組。
塊 block
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"
"塊"的大小，最常見的是4KB，即連續八個sector組成一個 block。
索引結點 inode
有一個結構儲存檔案的元資訊，叫做"索引節點"（inode）。
每一個檔案（包括目錄）都有對應的inode，裡面包含了與該檔案有關的資訊（除了檔名）。可以用“stat + 檔名”命令來檢視。
Size 檔案大小 Blocks 塊編號 IO Blocks block的大小 檔案型別： 普通檔案/目錄/符號連結 Device 裝置編號 Inode 索引結點編號 Links 硬連結數 Access 訪問許可權 Uid 使用者id Gid 組id Acess Modify Change 三個時間
檢視每個硬碟分割槽的inode總數和已經使用的數量，可以使用df -i命令。
檢視每個inode的大小，sudo dumpe2fs -h /dev/hda | grep "Inode size"
作業系統會把硬碟分成兩個區域：一個是資料區，存放檔案資料；另一個是inode區（inode table），存放inode。inode節點的總數，在格式化時就給定，一般是每1KB或每2KB就設定一個inode。由於每個檔案都必須有一個inode，因此有可能發生inode已經用光，但是硬碟還未存滿的情況。這時就無法在硬碟上建立新檔案。
硬連結 hard link
多個檔名指向同一個inode編號
對檔案內容進行修改，會影響到所有檔名；刪除一個檔名，不影響另一個檔名的訪問。
使用ln命令建立硬連結：“ln 原始檔 新檔案”
硬連結數
每建立一個硬連結，對應檔案的硬連結數就會增加1。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。
注意：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）。
軟連結 symbolic link
檔案A和檔案B的inode編號不一樣，檔案A的內容是檔案B的路徑。
建立軟連線：“ln -s 源文檔案或目錄 目標檔案或目錄”
裝置號 device number
主裝置號：標識裝置驅動程式。 The major number identifies the driver associated with the device
副裝置號：用於具體確定裝置。The minor number is used by the kernel to determine exactly which device is being referred to.
inode結構體定義在Linux核心原始碼<linux/fs.h>中。
struct inode {
struct hlist_node i_hash; /* 雜湊表 */
struct list_head i_list; /* 索引節點連結串列 */
struct list_head i_dentry; /* 目錄項鍊表 */
unsigned long i_ino; /* 節點號 */
atomic_t i_count; /* 引用記數 */
umode_t i_mode; /* 訪問許可權控制 */
unsigned int i_nlink; /* 硬連結數 */
uid_t i_uid; /* 使用者id */
gid_t i_gid; /* 使用者id組 */
kdev_t i_rdev; /* 實裝置識別符號 */
loff_t i_size; /* 以位元組為單位的檔案大小 */
struct timespec i_atime; /* 最後訪問時間 */
struct timespec i_mtime; /* 最後修改(modify)時間 */
struct timespec i_ctime; /* 最後改變(change)時間 */
unsigned int i_blkbits; /* 以位為單位的塊大小 */
unsigned long i_blksize; /* 以位元組為單位的塊大小 */
unsigned long i_version; /* 版本號 */
unsigned long i_blocks; /* 檔案的塊數 */
unsigned short i_bytes; /* 使用的位元組數 */
spinlock_t i_lock; /* 自旋鎖 */
struct rw_semaphore i_alloc_sem; /* 索引節點訊號量 */
struct inode_operations *i_op; /* 索引節點操作表 */
struct file_operations *i_fop; /* 預設的索引節點操作 */
struct super_block *i_sb; /* 相關的超級塊 */
struct file_lock *i_flock; /* 檔案鎖鏈表 */
struct address_space *i_mapping; /* 相關的地址對映 */
struct address_space i_data; /* 裝置地址對映 */
struct dquot *i_dquot[MAXQUOTAS]; /* 節點的磁碟限額 */
struct list_head i_devices; /* 塊裝置連結串列 */
struct pipe_inode_info *i_pipe; /* 管道資訊 */
struct block_device *i_bdev; /* 塊裝置驅動 */
unsigned long i_dnotify_mask; /* 目錄通知掩碼 */
struct dnotify_struct *i_dnotify; /* 目錄通知 */
unsigned long i_state; /* 狀態標誌 */
unsigned long dirtied_when; /* 首次修改時間 */
unsigned int i_flags; /* 檔案系統標誌 */
unsigned char i_sock; /* 可能是個套接字吧 */
atomic_t i_writecount; /* 寫者記數 */
void *i_security; /* 安全模組 */
__u32 i_generation; /* 索引節點版本號 */
union {
void *generic_ip; /* 檔案特殊資訊 */
} u;
};
/*
*索引節點的操作inode_operations定義在linux/fs.h中
*/
struct inode_operations {
int (*create) (struct inode *, struct dentry *,int);
/*VFS通過系統呼叫create()和open()來呼叫該函式，從而為dentry物件建立一個新的索引節點。在建立時使用mode制定初始模式*/
struct dentry * (*lookup) (struct inode *, struct dentry *);
/*該韓式在特定目錄中尋找索引節點，該索引節點要對應於dentry中給出的檔名*/
int (*link) (struct dentry *, struct inode *, struct dentry *);
/*該函式被系統呼叫link()電泳，用來建立硬連線。硬連結名稱由dentry引數指定，連線物件是dir目錄中ld_dentry目錄想所代表的檔案*/
int (*unlink) (struct inode *, struct dentry *);
/*該函式被系統呼叫unlink()呼叫，從目錄dir中刪除由目錄項dentry制動的索引節點物件*/
int (*symlink) (struct inode *, struct dentry *, const char *);
/*該函式被系統電泳symlik()呼叫，建立符號連線，該符號連線名稱由symname指定，連線物件是dir目錄中的dentry目錄項*/
int (*mkdir) (struct inode *, struct dentry *, int);
/*該函式被mkdir()呼叫，建立一個新魯姆。建立時使用mode制定的初始模式*/
int (*rmdir) (struct inode *, struct dentry *);
/*該函式被系統呼叫rmdir()呼叫，刪除dir目錄中的dentry目錄項代表的檔案*/
int (*mknod) (struct inode *, struct dentry *, int, dev_t);
/*該函式被系統呼叫mknod()呼叫，建立特殊檔案(裝置檔案、命名管道或套接字)。要建立的檔案放在dir目錄中，其目錄項問dentry，關聯的裝置為rdev，初始許可權由mode指定*/
int (*rename) (struct inode *, struct dentry *,
struct inode *, struct dentry *);
/*VFS呼叫該函式來移動檔案。檔案源路徑在old_dir目錄中，原始檔由old_dentry目錄項所指定，目標路徑在new_dir目錄中，目標檔案由new_dentry指定*/
int (*readlink) (struct dentry *, char *, int);
/*該函式被系統呼叫readlink()呼叫，拷貝資料到特定的緩衝buffer中。拷貝的資料來自dentry指定的符號連結，最大拷貝大小可達到buflen位元組*/
int (*follow_link) (struct dentry *, struct nameidata *);
/*該函式由VFS呼叫，從一個符號連線查詢他指向的索引節點，由dentry指向的連線被解析*/
int (*put_link) (struct dentry *, struct nameidata *);
/*在follow_link()呼叫之後，該函式由vfs呼叫進行清楚工作*/
void (*truncate) (struct inode *);
/*該函式由VFS呼叫，修改檔案的大小，在呼叫之前，索引節點的i_size項必須被設定成預期的大小*/
int (*permission) (struct inode *, int);
/*該函式用來檢查給低昂的inode所代表的檔案是否允許特定的訪問模式，如果允許特定的訪問模式，返回0，否則返回負值的錯誤碼。多數檔案系統 都將此區域設定為null，使用VFS提供的通用方法進行檢查，這種檢查操作僅僅比較索引及誒但物件中的訪問模式位是否和mask一致，比較複雜的系統， 比如支援訪問控制鏈(ACL)的檔案系統，需要使用特殊的permission()方法*/
int (*setattr) (struct dentry *, struct iattr *);
/*該函式被notify_change呼叫，在修改索引節點之後，通知發生了改變事件*/
int (*getattr) (struct vfsmount *, struct dentry *, struct kstat *);
/*在通知索引節點需要從磁碟中更新時，VFS會呼叫該函式*/
int (*setxattr) (struct dentry *, const char *,
const void *, size_t, int);
/*該函式由VFS呼叫，向dentry指定的檔案設定擴充套件屬性，屬性名為name，值為value*/
ssize_t (*getxattr) (struct dentry *, const char *, void *, size_t);
/*該函式被VFS呼叫，向value中拷貝給定檔案的擴充套件屬性name對應的數值*/
ssize_t (*listxattr) (struct dentry *, char *, size_t);
/*該函式將特定檔案所有屬性別表拷貝到一個緩衝列表中*/
int (*removexattr) (struct dentry *, const char *);
/*該函式從給定檔案中刪除指定的屬性*/
};