什么是文件夹
文件夹是一种用来组织和管理磁盘文件的数据结构
文件存储也称为文件级存储或基于文件的存储,数据会以单条信息的形式存储在文件夹中。当需要访问该数据时,计算机需要知道相应的查找路径。存储在文件中的数据会根据元数据来进行整理和检索,这些元数据会告诉计算机文件所在的确切位置。
inode
在谈目录前我们首先要了解一个东西叫做inode
1:什么是inode
理解inode,要从文件储存说起。
文件储存在硬盘上,硬盘的最小存储单位叫做”扇区”(Sector)。每个扇区储存512字节(相当于0.5KB)。
操作系统在读取硬盘资料的时候并不会单个扇区单个扇区的读取,而是读取一个“块”(block),一个块是由多个扇区组合在一起,是文件存取的最小单位。”块”的大小,最常见的是4KB,即连续八个 sector组成一个 block。(空间换时间)
文件数据都储存在”块”中,那么很显然,我们还必须找到一个地方储存文件的元信息,比如文件的创建者、文件的创建日期、文件的大小等等。这种储存文件元信息的区域就叫做inode,中文译名为”索引节点”。
每一个文件都有对应的inode,里面包含了与该文件有关的一些信息。
2:inode的内容
inode包含文件的元信息,具体来说有以下内容:
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文件的字节数
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文件拥有者的User ID
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文件的Group ID
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文件的读、写、执行权限
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文件的时间戳,共有三个:ctime指inode上一次变动的时间,mtime指文件内容上一次变动的时间,atime指文件上一次打开的时间。
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链接数,即有多少文件名指向这个inode
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文件数据block的位置
我们可以通过stat命令,去查看某个文件的inode信息
除了文件名之外的所有文件信息,都存储在inode中。也就是说inode相当于是一张不包含名字的身份证。
至于为什么没有文件名,下文会讲述。
3:inode的大小
inode本身也会占用磁盘空间,
所以硬盘格式化的时候,操作系统自动将硬盘分成两个区域。
- 数据区,存放文件数据;
- inode区(inode table),存放inode所包含的信息。
一个inode节点的大小,一般是128字节或256字节。inode节点的总数,在格式化时就给定,一般是每1KB或每2KB就设置一个inode。
假定在一块1GB的硬盘中,每个inode节点的大小为128字节,每1KB就设置一个inode,那么inode table的大小就会达到128MB,占整块硬盘的12.8%。
同时因为在磁盘格式化的时候inode的数量就已经是固定了的,而每一个文件都必然有一个inode与之对应,那么就会出现inode被消耗完毕了但是磁盘空间仍有剩余的情况,在这种情况下即使磁盘空间富余也无法创建新的文件了。
查看每个硬盘分区的inode总数和已经使用的数量,可以使用df命令。
查看每个indoe节点的大小可以使用如下命令
sudo dumpe2fs -h /dev/sda1 | grep "inode size"
4:inode的号码
每个inode都有一个号码,操作系统用inode号码来识别不同的文件。
这里值得重复一遍,Unix/Linux系统内部不使用文件名,而使用inode号码来识别文件。对于系统来说,文件名只是inode号码便于识别的别称或者绰号。
表面上,用户通过文件名,打开文件。实际上,系统内部这个过程分成三步:
- 首先,系统找到这个文件名对应的inode号码;
- 其次,通过inode号码,获取inode信息;
- 最后,根据inode信息,找到文件数据所在的block,读出数据。
使用ls -i命令,可以看到文件名对应的inode号码:
目录文件
Unix/Linux系统中,目录(directory)也是一种文件。打开目录,实际上就是打开目录文件。
目录文件的结构非常简单,就是一系列目录项(dirent)的列表。每个目录项,由两部分组成:
- 所包含文件的文件名
- 该文件名对应的inode号码。
ls命令只列出目录文件中的所有文件名:
而ls -i如上文所述可以列出整个目录文件(inode+文件名)
我们可以通过inode号码,访问inode节点去读取信息,获得文件的详细信息。ls -l可列出文件的详细信息
理解了上面这些知识,就能理解目录的权限。
- 目录文件的读权限(r)和写权限(w),都是针对目录文件本身。
- 由于目录文件内只有文件名和inode号码,所以如果只有读权限,只能获取文件名,无法获取其他信息,因为其他信息都储存在inode节点中,而读取inode节点内的信息需要目录文件的执行权限(x)。
window下文件夹和Unix/Linux下的目录的区别
前者存储的是指向文件的路径,而后者存储的则是文件的名字以及其对应的inode。
特别的
由于inode号码与文件名分离,这种机制导致了一些Unix/Linux系统特有的现象。
1. 有时,文件名包含特殊字符,无法正常删除。这时,直接删除inode节点,就能起到删除文件的作用。
2. 移动文件或重命名文件,只是改变文件名,不影响inode号码。
3. 打开一个文件以后,系统就以inode号码来识别这个文件,不再考虑文件名。因此,通常来说,系统无法从inode号码得知文件名。
第3点使得软件更新变得简单,可以在不关闭软件的情况下进行更新,不需要重启。因为系统通过inode号码,识别运行中的文件,不通过文件名。更新的时候,新版文件以同样的文件名,生成一个新的inode,不会影响到运行中的文件。等到下一次运行这个软件的时候,文件名就自动指向新版文件,旧版文件的inode则被回收。