Linux系统 2023-07-27

了解Linux文件系统中的索引节点 (linux 索引节点)

Linux是一款十分受欢迎的操作系统，它具有开放源代码、安全稳定、高自由度等优点。其中Linux文件系统是操作系统中重要的一部分，它负责对文件进行管理。在Linux文件系统中，每个文件都有一个对应的独特的索引节点（inode），它存储了文件的所有属性和元数据信息。本文将详细介绍Linux文件系统中的索引节点，包括索引节点的创建、结构和使用方法等。

1. 索引节点的创建

在Linux文件系统中，每个文件都有一个对应的索引节点，它由操作系统自动创建并分配。当我们创建一个新文件时，操作系统会为该文件分配一个空闲的索引节点，并将该节点与文件进行关联。索引节点包含了文件的所有属性和元数据信息，它们与文件本身是分离的，因此即使文件的属性和元数据信息发生变化，索引节点却不会改变。

2. 索引节点的结构

索引节点是一个数据结构，它包含了文件的所有属性和元数据信息。下面是一个典型的Linux索引节点结构：

struct inode {

struct hlist_node i_hash;

struct list_head i_list;

struct list_head i__list;

union {

struct hlist_head i_dentry;

struct rcu_head i_rcu;

} i_u;

struct kobject i_kobj;

unsigned long i_ino;

atomic_t i_count;

umode_t i_mode;

unsigned int i_nlink;

uid_t i_uid;

gid_t i_gid;

struct timespec i_atime;

struct timespec i_mtime;

struct timespec i_ctime;

struct inode_operations *i_op;

struct super_block *i_;

spinlock_t i_lock;

unsigned short i_bytes;

unsigned int i_flags;

union {

struct address_space *i_mapping;

void *i_private;

} i_data;

struct list_head i_devices;

struct pipe_inode_info *i_pipe;

struct block_device *i_bdev;

struct cdev *i_cdev;

__u32 i_generation;

__u32 i_fsnotify_mask;

struct mutex i_mutex;

void *i_mutex_refcount;

};

以上结构体不全部解释，但也暂不难看出，在Linux索引节点中存储了如下属性：

– i_mode: 文件类型和权限信息

– i_nlink: 链接计数器（也就是有多少文件名链接指向该文件）

– i_uid: 文件所有者的用户ID

– i_gid: 文件所属组的ID

– i_size: 文件大小

– i_atime: 最后访问时间

– i_mtime: 最后修改时间

– i_ctime: 最后改变时间

– i_blocks: 文件占用块数

– i_data: 文件的数据指针

– i_: 文件所在的超级块

– i_op: inode操作函数

– 等等

3. 索引节点的使用

索引节点是Linux文件系统中最基本的数据结构之一，它存储了文件的所有属性和元数据信息，因此在操作文件时，索引节点非常重要。以下是一些与索引节点相关的操作：

1. 获取文件信息

我们可以使用stat或者fstat系统调用来获取文件的信息。它们会返回一个结构体，该结构体中包含了文件的所有属性和元数据信息。例如，以下是使用stat系统调用获取文件信息的示例：

#include

int mn(int argc, char *argv[]) {

struct stat s;

if(stat(argv[1], &s) == 0) {

printf(“File size: %lld\n”, (long long)s.st_size);

printf(“Number of links: %d\n”, s.st_nlink);

printf(“Last access time: %lld\n”, (long long)s.st_atime);

printf(“Last modification time: %lld\n”, (long long)s.st_mtime);

printf(“Last change time: %lld\n”, (long long)s.st_ctime);

}

2. 修改文件信息

如果我们想要修改某个文件的属性或元数据信息，我们可以使用chmod、chown或utime系统调用来实现。例如，以下是使用chmod修改文件权限的示例：

chmod(“testfile”, 0644);

以上语句将文件”testfile”的权限设置为rw-r–r–。

3. 删除文件

当我们删除一个文件时，操作系统会删除该文件对应的索引节点。如果该文件还有其他链接指向它，那么只会删除文件名，而文件本身并不会被删除。当所有链接都被删除后，该文件对应的索引节点将被释放，文件占用的存储空间也将被释放。

相关问题拓展阅读：

linux kernel 文件系统编程接口

linux kernel 文件系统编程接口

进程读写文件之前需要

打开文件

,得到

文件描述符

,然后

通过文件描述符读写文件

内核提供了两个打开文件的系统调用

open

和

openat

打开文件的主要步骤如下:

(1)需要

从目录项得到索引节点的编号,然后在内存中创建索引节点的副本

.因为各种文件系统类型的物理结构不同,所以需要提供索引节点操作的

lookup

方法和文件操作的

open

方法.

(2)需要分配文件的一个打开实例–

file

结构体,关联到文件的索引节点.

(3)在进程的打开文件表中

分配一个文件描述符

把文件描述符和打开实例的映射添加到进程的打开文件表

中.

进程可通过使用系统调用

关闭文件.

系统调用close的执行流程如下:

(1)解除打开文件表和file实例的关联.

(2)在close_on_exec位图中清楚文件描述符对应的位.

(3)释放文件描述符,在文件描述符位图中清除文件描述符对应的位.

(4)调用函数fput释放file实例:把引用计数减1,如果引用计数是0,那么把file实例添加到链表delayed_fput_list中,然后调用延迟工作项delayed_fput_work.

延迟工作项delayed_fput_work的处理函数是flush_delayed_fput,遍历链表delayed_fput_list,针对每个file实例,调用函数__fput来加以释放.

创建不同类型的文件,需要使用不同的命令.

(1)

普通文件

:touch

FILE

,这条命令本来用来更新文件的访问时间和修改时间,如果文件不存在,创建文件.

(2)

:mkdir

linux kernel 文件系统编程接口

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