文件索引關(guān)鍵字與inode

是這樣的,剛上的一節(jié)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課,學(xué)習(xí)了B樹.里面提到了B樹主要用于文件索引.書上的結(jié)構(gòu)體定義如下

#define m 3
typedef  struct BTNode{
    KeyType key[m+1];
    struct BTNode* parent;
    stuct BTNoded *children[m+1];
    Record* recptr[m+1];
  }BTNOde , *BTree;

但是文件的索引key究竟用什么進(jìn)行索引?我想不明白百度查到了在linux系統(tǒng)下的做法.
還有一個疑問是recptr指針如何定位到文件,這個我仍未查到,先紀(jì)錄,如果有dalao告訴我更好
--使用inode做文件的索引進(jìn)行查詢.


以下內(nèi)容轉(zhuǎn)載阮一峰 - 理解inode

一、inode是什么?

理解inode类少,要從文件儲存說起瘾英。

文件儲存在硬盤上顿天,硬盤的最小存儲單位叫做"扇區(qū)"(Sector)犀忱。每個扇區(qū)儲存512字節(jié)(相當(dāng)于0.5KB)拣展。

操作系統(tǒng)讀取硬盤的時候坡垫,不會一個個扇區(qū)地讀取梭灿,這樣效率太低,而是一次性連續(xù)讀取多個扇區(qū)冰悠,即一次性讀取一個"塊"(block)堡妒。這種由多個扇區(qū)組成的"塊",是文件存取的最小單位溉卓。"塊"的大小皮迟,最常見的是4KB,即連續(xù)八個 sector組成一個 block桑寨。

文件數(shù)據(jù)都儲存在"塊"中伏尼,那么很顯然,我們還必須找到一個地方儲存文件的元信息尉尾,比如文件的創(chuàng)建者爆阶、文件的創(chuàng)建日期、文件的大小等等。這種儲存文件元信息的區(qū)域就叫做inode扰她,中文譯名為"索引節(jié)點(diǎn)"兽掰。

每一個文件都有對應(yīng)的inode,里面包含了與該文件有關(guān)的一些信息徒役。

二孽尽、inode的內(nèi)容

inode包含文件的元信息,具體來說有以下內(nèi)容:

  • 文件的字節(jié)數(shù)

* 文件擁有者的User ID

* 文件的Group ID

* 文件的讀忧勿、寫杉女、執(zhí)行權(quán)限

* 文件的時間戳,共有三個:ctime指inode上一次變動的時間鸳吸,mtime指文件內(nèi)容上一次變動的時間熏挎,atime指文件上一次打開的時間。

* 鏈接數(shù)晌砾,即有多少文件名指向這個inode

* 文件數(shù)據(jù)block的位置

可以用stat命令坎拐,查看某個文件的inode信息:

stat example.txt

image.png

總之,除了文件名以外的所有文件信息养匈,都存在inode之中哼勇。至于為什么沒有文件名,下文會有詳細(xì)解釋呕乎。

三积担、inode的大小

inode也會消耗硬盤空間,所以硬盤格式化的時候猬仁,操作系統(tǒng)自動將硬盤分成兩個區(qū)域帝璧。一個是數(shù)據(jù)區(qū),存放文件數(shù)據(jù)湿刽;另一個是inode區(qū)(inode table)的烁,存放inode所包含的信息。

每個inode節(jié)點(diǎn)的大小叭爱,一般是128字節(jié)或256字節(jié)撮躁。inode節(jié)點(diǎn)的總數(shù)漱病,在格式化時就給定买雾,一般是每1KB或每2KB就設(shè)置一個inode。假定在一塊1GB的硬盤中杨帽,每個inode節(jié)點(diǎn)的大小為128字節(jié)漓穿,每1KB就設(shè)置一個inode,那么inode table的大小就會達(dá)到128MB注盈,占整塊硬盤的12.8%晃危。

查看每個硬盤分區(qū)的inode總數(shù)和已經(jīng)使用的數(shù)量,可以使用df命令。

df -i

image.png

查看每個inode節(jié)點(diǎn)的大小僚饭,可以用如下命令:

sudo dumpe2fs -h /dev/hda | grep "Inode size"

[圖片上傳失敗...(image-104db2-1513223980155)]

由于每個文件都必須有一個inode震叮,因此有可能發(fā)生inode已經(jīng)用光,但是硬盤還未存滿的情況鳍鸵。這時苇瓣,就無法在硬盤上創(chuàng)建新文件。

四偿乖、inode號碼

每個inode都有一個號碼击罪,操作系統(tǒng)用inode號碼來識別不同的文件。

這里值得重復(fù)一遍贪薪,Unix/Linux系統(tǒng)內(nèi)部不使用文件名媳禁,而使用inode號碼來識別文件。對于系統(tǒng)來說画切,文件名只是inode號碼便于識別的別稱或者綽號竣稽。

表面上,用戶通過文件名霍弹,打開文件丧枪。實際上,系統(tǒng)內(nèi)部這個過程分成三步:首先庞萍,系統(tǒng)找到這個文件名對應(yīng)的inode號碼拧烦;其次,通過inode號碼钝计,獲取inode信息恋博;最后,根據(jù)inode信息私恬,找到文件數(shù)據(jù)所在的block债沮,讀出數(shù)據(jù)。

使用ls -i命令本鸣,可以看到文件名對應(yīng)的inode號碼:

ls -i example.txt

五疫衩、目錄文件

Unix/Linux系統(tǒng)中,目錄(directory)也是一種文件荣德。打開目錄闷煤,實際上就是打開目錄文件。

目錄文件的結(jié)構(gòu)非常簡單涮瞻,就是一系列目錄項(dirent)的列表鲤拿。每個目錄項,由兩部分組成:所包含文件的文件名署咽,以及該文件名對應(yīng)的inode號碼近顷。

ls -i命令列出整個目錄文件,即文件名和inode號碼:

ls -i /etc

如果要查看文件的詳細(xì)信息,就必須根據(jù)inode號碼窒升,訪問inode節(jié)點(diǎn)缀遍,讀取信息。ls -l命令列出文件的詳細(xì)信息饱须。

ls -l /etc

理解了上面這些知識瑟由,就能理解目錄的權(quán)限。目錄文件的讀權(quán)限(r)和寫權(quán)限(w)冤寿,都是針對目錄文件本身歹苦。由于目錄文件內(nèi)只有文件名和inode號碼,所以如果只有讀權(quán)限督怜,只能獲取文件名殴瘦,無法獲取其他信息,因為其他信息都儲存在inode節(jié)點(diǎn)中号杠,而讀取inode節(jié)點(diǎn)內(nèi)的信息需要目錄文件的執(zhí)行權(quán)限(x)蚪腋。

六、硬鏈接

一般情況下姨蟋,文件名和inode號碼是"一一對應(yīng)"關(guān)系屉凯,每個inode號碼對應(yīng)一個文件名。但是眼溶,Unix/Linux系統(tǒng)允許悠砚,多個文件名指向同一個inode號碼。

這意味著堂飞,可以用不同的文件名訪問同樣的內(nèi)容灌旧;對文件內(nèi)容進(jìn)行修改,會影響到所有文件名绰筛;但是枢泰,刪除一個文件名,不影響另一個文件名的訪問铝噩。這種情況就被稱為"硬鏈接"(hard link)衡蚂。

ln命令可以創(chuàng)建硬鏈接:

ln 源文件 目標(biāo)文件

運(yùn)行上面這條命令以后,源文件與目標(biāo)文件的inode號碼相同骏庸,都指向同一個inode毛甲。inode信息中有一項叫做"鏈接數(shù)",記錄指向該inode的文件名總數(shù)敞恋,這時就會增加1丽啡。

反過來谋右,刪除一個文件名硬猫,就會使得inode節(jié)點(diǎn)中的"鏈接數(shù)"減1。當(dāng)這個值減到0,表明沒有文件名指向這個inode啸蜜,系統(tǒng)就會回收這個inode號碼坑雅,以及其所對應(yīng)block區(qū)域。

這里順便說一下目錄文件的"鏈接數(shù)"衬横。創(chuàng)建目錄時裹粤,默認(rèn)會生成兩個目錄項:"."和".."。前者的inode號碼就是當(dāng)前目錄的inode號碼蜂林,等同于當(dāng)前目錄的"硬鏈接"遥诉;后者的inode號碼就是當(dāng)前目錄的父目錄的inode號碼,等同于父目錄的"硬鏈接"噪叙。所以矮锈,任何一個目錄的"硬鏈接"總數(shù),總是等于2加上它的子目錄總數(shù)(含隱藏目錄)睁蕾。

七苞笨、軟鏈接

除了硬鏈接以外,還有一種特殊情況子眶。

文件A和文件B的inode號碼雖然不一樣瀑凝,但是文件A的內(nèi)容是文件B的路徑。讀取文件A時臭杰,系統(tǒng)會自動將訪問者導(dǎo)向文件B粤咪。因此,無論打開哪一個文件渴杆,最終讀取的都是文件B射窒。這時,文件A就稱為文件B的"軟鏈接"(soft link)或者"符號鏈接(symbolic link)将塑。

這意味著脉顿,文件A依賴于文件B而存在,如果刪除了文件B点寥,打開文件A就會報錯:"No such file or directory"艾疟。這是軟鏈接與硬鏈接最大的不同:文件A指向文件B的文件名,而不是文件B的inode號碼敢辩,文件B的inode"鏈接數(shù)"不會因此發(fā)生變化蔽莱。

ln -s命令可以創(chuàng)建軟鏈接。

ln -s 源文文件或目錄 目標(biāo)文件或目錄

八戚长、inode的特殊作用

由于inode號碼與文件名分離盗冷,這種機(jī)制導(dǎo)致了一些Unix/Linux系統(tǒng)特有的現(xiàn)象。

1. 有時同廉,文件名包含特殊字符仪糖,無法正常刪除柑司。這時,直接刪除inode節(jié)點(diǎn)锅劝,就能起到刪除文件的作用攒驰。

2. 移動文件或重命名文件,只是改變文件名故爵,不影響inode號碼玻粪。

3. 打開一個文件以后,系統(tǒng)就以inode號碼來識別這個文件诬垂,不再考慮文件名劲室。因此,通常來說结窘,系統(tǒng)無法從inode號碼得知文件名痹籍。

第3點(diǎn)使得軟件更新變得簡單,可以在不關(guān)閉軟件的情況下進(jìn)行更新晦鞋,不需要重啟蹲缠。因為系統(tǒng)通過inode號碼,識別運(yùn)行中的文件悠垛,不通過文件名线定。更新的時候攻谁,新版文件以同樣的文件名贫导,生成一個新的inode帖渠,不會影響到運(yùn)行中的文件篡殷。等到下一次運(yùn)行這個軟件的時候,文件名就自動指向新版文件侮邀,舊版文件的inode則被回收语盈。

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