Linux узнать inode файла

Роль Inode в файловых системах Linux

Оригинал: Inodes and the Linux filesystem
Автор: Tyler Carrigan (Red Hat)
Дата публикации: 9 июня 2020 г.
Перевод: В.Костромин
Дата перевода: 15 июня 2020 г.

Понять строение файловых систем Linux довольно сложно, особенно когда вы погружаетесь в хитросплетение данных и метаданных. Каждый раз, когда вы запускаете команду ls и видите вывод — перечисление файлов, разрешения, владельцев и т.д. — вы должны понимать, что данные о просматриваемых файлах хранятся где-то отдельно от самих файлов и должны вызываться при обращении к файлу. Иноды усердно работают «за кадром», выполняя работу, которую вы не видите. Давайте же посмотрим, что же такое inode и для чего он нужен.

Что такое inode?

Inode – это сокращение от «index node», по-русски – индексный узел. По сути он представляет собой уникальную порцию метаданных в заданной файловой системе. Эта порция метаданных описывает то, что мы называем файлом. Иноды относятся только к определенной файловой системе, не касаясь других. Как ни странно это может показаться, но все иноды хранятся в общей таблице и это иногда вызывает недоумение. Однако каждая файловая система, смонтированная на вашем компьютере, имеет свои собственные inode. Номер inode может использоваться более одного раза, но никогда не может дважды использоваться одной и той же файловой системой. Идентификатор файловой системы в сочетании с номером инода создает уникальную идентификационную метку.

Сколько существует инодов?

Если вы не хотите связываться с математикой, вы можете пропустить этот раздел. В каждой системе имеется множество inode и есть несколько относящихся к ним числовых значений, которые нужно знать. Прежде всего, хотя это и менее важно, теоретическое максимальное число inode равно 2 ^ 32 (приблизительно 4,3 миллиарда inode). Во-вторых, что гораздо важнее, это число inode в вашей системе. Как правило, количество inode составляет 1:16 от объема файловой системы в КБ. Очевидно, что каждая система отличается, поэтому вам нужно рассчитать это значение самостоятельно.

Команды для работы с inode

Есть хорошая новость для тех, кто не любит математику: для этого есть специальная команда. Чтобы узнать количество inode в вашей системе, вы можете использовать команду df с опцией -i , как показано здесь:

Вы можете видеть, что в этом примере мы запустили команду df -i на файловой системе /dev/sda1 . В этой системе всего имеется 524 288 инодов, но только 312 из них используется (примерно 1%).

Номер inode файла

Мы также можем узнать номер inode конкретного файла. Для этого можно использовать команду ls -i с указанием нужного файла. Например:

Номер inode этого файла — 1459027.

Номер inode каталога

Подобно тому, как мы узнали номер inode файла, мы можем посмотреть и номер inode каталога. Для этого снова используем команду ls -i с некоторыми дополнительными опциями. Например:

Как вы можете видеть, мы использовали опцию -i (inodes), а также -l (long format) и -d (directory). Применение этих флажков позволяет нам получить множество информации о каталоге my_articles, включая номер inode, разрешения, владельцы и т.д.

Подведем итог

Если вы хотите узнать больше о файловых системах и их структурах, то inode — это отличная тема для начала. Очень важно знать как помечаются и индексируются самые маленькие единицы данных. Некоторые из более продвинутых операций могут быть выполнены с помощью inode. Например, вы можете открыть индекс и прочитать содержимое файла. Это позволит вам более глубоко понять, какие данные хранятся в inode.

Надеммся, что этот поверхностный обзор послужит для вас отправной точкой для более глубокого изучения inode.

Tyler Carrigan

Tyler работает менеджером в Enable Sysadmin, является ветераном подводного флота и энтузиастом новых технологий! Он впервые познакомился с Red Hat в 2012 году при использовании основанной на Red Hat Enterprise Linux боевой системы в Центре управления ракетами на подводной лодке USS Georgia.

Источник

Что такое иноды в Linux и как они используются?

Все в Linux считается файлом для обеспечения согласованности. Это включает в себя аппаратные устройства, принтеры, каталоги и процессы. Обычные файлы, такие как музыка, текст, видео и другие мультимедийные файлы, также имеют дополнительные данные, связанные с ними, называемые метаданными.

Что такое иноды в Linux? Записи Inode являются основой файловой системы Linux. Они управляют метаданными о файле и являются неотъемлемой частью внутренней работы Linux.

Какова структура файловой системы?

Файловая система разделена на две части — блоки данных и inode. Количество блоков фиксируется после создания и не может быть изменено.

Имя, путь, местоположение, ссылки и другие атрибуты файла не находятся в каталоге. Каталоги — это просто таблицы, которые содержат имена файлов с соответствующим номером инода.

Вы можете создать жесткую ссылку, в результате чего для одного файла будет более одного имени. Когда вы создаете жесткую ссылку, он также создает новое имя в таблице с индексом, но не перемещает файл.

Если бы вы переместили большой файл, это заняло бы много времени. Более эффективно создать запись имени в новом каталоге и удалить старую запись. Вы также можете переименовать файлы таким же образом.

Верхняя часть иерархии — это сама файловая система. Внутри файловой системы находятся имена файлов. Имена файлов ссылаются на иноды. Индексы ссылаются на физические данные.

Что такое Inode в Linux?

Индод — это структура данных. Он определяет файл или каталог в файловой системе и хранится в записи каталога. Иноды указывают на блоки, которые составляют файл. Индод содержит все административные данные, необходимые для чтения файла. Метаданные каждого файла хранятся в inode в табличной структуре.

При использовании программы, которая ссылается на файл по имени, система ищет файл записи каталога, в котором он существует, чтобы получить соответствующий индекс. Это дает вашей системе данные файла и информацию, необходимую для выполнения процессов или операций.

Иноды обычно расположены в начале раздела . Они хранят всю информацию, связанную с файлом, кроме имени файла и фактических данных. Все файлы в любом каталоге Linux имеют имя файла и номер индекса. Пользователи могут получить метаданные для файла, ссылаясь на номер инода.

Имена файлов и номера индексов хранятся в отдельном индексе и ссылаются на индекс. Вы можете ссылаться на метаданные, которые представляют файл. Можно иметь несколько имен файлов, которые ссылаются на один фрагмент данных или индекс, как вы можете видеть на рисунке ниже.

Что такое номер инода?

Каждый индекс в структуре Linux имеет уникальный номер, идентифицируемый с ним. Он также называется индексным номером и имеет следующие атрибуты:

• Размер
• Владелец
• Дата/время
• Разрешения и контроль доступа
• Расположение на диске
• Типы файлов
• Количество ссылок
• Дополнительные метаданные о файле

Чтобы проверить список номеров инодов, используйте следующую команду:

На приведенном ниже снимке экрана показан каталог с номерами узлов, которые отображаются в крайнем левом столбце.

Как работают иноды?

Когда вы создаете новый файл, ему присваивается имя файла и номер индекса. Оба хранятся в виде записей в каталоге. Выполнение команды ls ( ls -li ) покажет вам список имен файлов и номеров инодов, которые хранятся в каталоге.

Используйте команду ниже, чтобы вывести информацию об узлах для каждой файловой системы.

Сколько Inode вы используете?

Один из способов освободить место в файловой системе — это использовать все свои inode. Даже если у вас достаточно свободного места на диске, вы не сможете создавать новые файлы.

Использование всех инодов также может привести к внезапной остановке системы. Чтобы просмотреть список статистических данных об использовании inode, таких как «Используется», «Свободен» и «Процент использования», введите следующую команду:

Используются дополнительные способы Inode

То, как работают inode в Linux, делает невозможным наличие конфликтующих номеров inode. Невозможно создать жесткую ссылку на разные файловые системы. Однако вы можете использовать программные ссылки в разных файловых системах. Вы можете удалить исходные файлы и по-прежнему иметь доступ к данным по жесткой ссылке.

Удалив файл, все, что вы сделали, это удалили одно из имен, указывающих на конкретный номер инода. Данные будут оставаться до тех пор, пока вы не удалите все имена, связанные с одним и тем же номером инода. Обновление систем Linux без необходимости перезагрузки системы в значительной степени из-за способа работы inode.

Процесс может одновременно использовать файл библиотеки, другой процесс заменяет этот же файл более новой обновленной версией и создает новый индекс. Запущенный процесс продолжает использовать старый файл. В следующий раз, когда вы будете использовать тот же процесс, он будет использовать новую версию.

Пользователи не взаимодействуют напрямую с inode, но они представляют фундаментальный компонент файловых структур Linux.

Источник

Кое-что об inode

Периодически, с целью переезда в ЦРС собеседуюсь в разных крупных компаниях, в основном Питера и Москвы на должность DevOps. Обратил внимание, что во многих компаниях (во многих хороших компаниях, например в яндексе) задают два сходных вопроса:

• что такое inode;
• по каким причинам можно получить ошибку записи на диск (или например: почему может закончиться место на диске, суть одна).

Как часто бывает, я был уверен, что эту тему знаю хорошо, но как только начал объяснять — обозначились провалы в знаниях. Чтобы систематизировать свои знания, заполнить пробелы и больше не позориться, пишу эту статью, может еще кому пригодится.

Начну «снизу», т.е. с жесткого диска (флешки, SSD и прочие современные штуки отбросим, для примера рассмотрим любой 20 или 80 гиговый старый диск, т.к. там размер блока 512 байт).

Жесткий диск не умеет адресовать свое пространство побайтно, условно оно разбито на блоки. Нумерация блоков начинается с 0. (называется это LBA, подробности тут: ru.wikipedia.org/wiki/LBA)

Как видно из рисунка, блоки LBA я обозначил как уровень HDD. К слову, посмотреть, какой размер блока у вашего диска можно так:

Уровнем выше размечен раздел, один на весь диск (опять же для простоты). Чаще всего используют разметку разделов двух типов: msdos и gpt. Соответственно msdos — старый формат, поддерживающий диски до 2Tb, gpt — новый формат, способный адресовать до 1 зеттабайта 512 байтных блоков. В нашем случае имеем раздел типа msdos, как видно из рисунка, раздел при этом начинается с блока №1, нулевой же используется для MBR.

В первом разделе я создал файловую систему ext2, по умолчанию размер блока у нее 4096 байт, что также отражено на рисунке. Посмотреть размер блока файловой системы можно так:

Нужный нам параметр — «Block size».

Теперь самое интересное, как прочитать файл /home/serp/testfile? Файл состоит из одного или нескольких блоков файловой системы, в которых хранятся его данные. Зная имя файла, как его найти? Какие блоки читать?

Вот тут нам и пригождаются inode. В файловой системе ext2fs есть «таблица», в которой содержится информация по всем inode. Количество inode в случае с ext2fs задается при создании файловой системы. Нужные цифры смотрим в параметре «Inode count» вывода tune2fs, т.е. имеем 65536 штук. В inode содержится нужная нам информация: список блоков файловой системы для искомого файла. Как найти номер inode для указанного файла?

Соответствие имени и номера inode содержится в директории, а директория в ext2fs — это файл особого типа, т.е. тоже имеет свой номер inode. Чтоб разорвать этот порочный круг, для корневой директории назначили «фиксированный» номер inode «2». Смотрим содержимое inode за номером 2:

Как видно, нужная нам директория содержится в блоке с номером 579. В ней мы найдем номер нода для папки home, и так далее по цепочке, пока в директории serp не увидим номер нода для запрошенного файла. Если вдруг кому то захочется проверить, верный ли номер, и есть ли там нужная инфа, это не сложно. Делаем:

В выводе можно прочитать имена файлов в директории.

Вот я и подошел к главному вопросу: «по каким причинам может возникнуть ошибка записи»?

Естественно так случится, если не останется свободных блоков файловой системы. Что можно в этом случае сделать? Кроме очевидного «удалить что-нибудь ненужное», следует помнить, что в файловых системах ext2,3 и 4 есть такая штука, как «Reserved block count». Если посмотреть в листинге выше, то у нас таких блоков «13094». Это блоки доступные для записи только пользователю root. но если нужно оперативно решить вопрос, как временное решение можно сделать их доступными для всех, в результате чего появится немного свободного места:

Т.е. по умолчанию, у вас не доступно для записи 5% дискового пространства, и учитывая объемы современных дисков, это могут быть сотни гигабайт.

Что еще может быть? Еще возможна ситуация, когда свободные блоки есть, а ноды кончились. Такое обычно случается, если у вас в файловой системе куча файлов размером меньше размера блока файловой системы. Учитывая, что на 1 файл или директорию тратится 1 inode, а всего их имеем (для данной файловой системы) 65536 — ситуация более чем реальная. Наглядно это можно увидеть из вывода команды df:

Как хорошо заметно на разделе /var/www, количество свободных блоков файловой системы, и количество свободных нодов сильно различается.

На случай если кончились inode, заклинаний не подскажу, т.к. их нет (если не прав, дайте знать). Так что для разделов в которых плодятся мелкие файлы следует грамотно выбирать файловую систему. Так например в btrfs inode не могут закончиться, т.к. динамически создаются новые при необходимости.

Источник