操作系统的文件除了存放实际数据内容之外，通常还存放有非常多的属性，例如Linux操作系统的文件权限与文件属性，这两部分内容分别存放在block和inode中。

1、block 和 inode 概述

在Linux系统中，文件由元数据和数据块组成。数据块就是多个连续性的扇区（sector），扇区是文件存储的最小单位（每个512字节）。块（block）的大小，最常见的是4KB，也就是连续8个sector组成，存储文件数据和目录数据。而元数据用来记录文件的创建者、创建日期、大小等，这种存储文件元数据信息的区域叫做inode，即索引节点。

由于inode也是用来存储文件相关属性信息的，所以也会消耗硬盘空间。具体包含的信息有inode号，文件的字节数、User ID、Group ID、读、写、执行权限、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）、链接数（软硬链接）、数据block的位置。注意：inode里面没有文件名。

在硬盘格式化的时候，操作系统就会将硬盘分为两个区，即数据区和inode区。每个inode节点的大小一般为128B或者256B，inode的总数在格式化文件系统的时候就已经确定。

2、inode的内容

可以用stat命令，查看某个文件的inode信息：

# stat example.txt

总之，除了文件名以外的所有文件信息，都存在inode之中。至于为什么没有文件名，下文会有详细解释。

[root@root ~]# stat example.txt 
  File: ‘example.txt’
  Size: 0             Blocks: 0          IO Block: 4096   regular empty file
Device: fd01h/64769d    Inode: 132584      Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Access: 2021-01-21 12:12:47.993332596 +0800
Modify: 2021-01-21 12:12:47.993332596 +0800
Change: 2021-01-21 12:12:47.993332596 +0800
 Birth: -

3、inode的大小

inode也会消耗硬盘空间，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。一个是数据区，存放文件数据；另一个是inode区（inode table），存放inode所包含的信息。

每个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%。

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。

[root@root ~]# df -i
Filesystem      Inodes IUsed   IFree IUse% Mounted on
/dev/vda1      2621440 88262 2533178    4% /
devtmpfs        482897   327  482570    1% /dev
tmpfs           485240     1  485239    1% /dev/shm
tmpfs           485240   451  484789    1% /run
tmpfs           485240    16  485224    1% /sys/fs/cgroup
tmpfs           485240     1  485239    1% /run/user/0

由于每个文件都必须有一个inode，因此有可能发生inode已经用光，但是硬盘还未存满的情况。这时，就无法在硬盘上创建新文件。

4、文件的inode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。

ls命令只列出目录文件中的所有文件名，ls -i命令列出整个目录文件，即文件名和inode号码。

使用ls -i命令，可以看到文件名对应的inode号码：

[root@root ~]# ls -i example.txt
132584 example.txt

6、硬链接与inode

一般情况下，文件名和inode号码是一一对应关系，每个inode号码对应一个文件名。但是，Unix/Linux系统允许，多个文件名指向同一个inode号码。

这意味着，可以用不同的文件名访问同样的内容；对文件内容进行修改，会影响到所有文件名；但是，删除一个文件名，不影响另一个文件名的访问。这种情况就被称为"硬链接"（hard link）。

ln命令可以创建硬链接：ln 源文件 目标文件

运行上面这条命令以后，源文件与目标文件的inode号码相同，都指向同一个inode。inode信息中有一项叫做"链接数"，记录指向该inode的文件名总数，这时就会增加1。

反过来，删除一个文件名，就会使得inode节点中的"链接数"减1。当这个值减到0，表明没有文件名指向这个inode，系统就会回收这个inode号码，以及其所对应block区域。

这里顺便说一下目录文件的"链接数"。创建目录时，默认会生成两个目录项：".“和”…"。前者的inode号码就是当前目录的inode号码，等同于当前目录的"硬链接"；后者的inode号码就是当前目录的父目录的inode号码，等同于父目录的"硬链接"。所以，任何一个目录的"硬链接"总数，总是等于2加上它的子目录总数（含隐藏目录）。

补充：软链接

除了硬链接以外，还有一种特殊情况。

文件A和文件B的inode号码虽然不一样，但是文件A的内容是文件B的路径。读取文件A时，系统会自动将访问者导向文件B。因此，无论打开哪一个文件，最终读取的都是文件B。这时，文件A就称为文件B的"软链接"（soft link）或者"符号链接（symbolic link）。

这意味着，文件A依赖于文件B而存在，如果删除了文件B，打开文件A就会报错：“No such file or directory”。这是软链接与硬链接最大的不同：文件A指向文件B的文件名，而不是文件B的inode号码，文件B的inode"链接数"不会因此发生变化。

ln -s命令可以创建软链接：ln -s 源文文件或目录 目标文件或目录

7、inode的特殊作用

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。

在日常工作中总会碰到这样的情况，难以删除或者管理某些文件，因为这些文件的文件名中使用了短横线或者其他特殊字符或者其文件名完全不正确。这很可能是有人对该文件进行了错误命名。因为 Linux 中的大多数命令，包括开关或者选项在内，都是以连字符 (-) 或者双连字符 (--) 开头的，很难使用诸如 rm、mv 和 cp 之类常用的命令来操作这些文件，如下所示：

# ls
-      --     -p     fileA  fileB  fileC  fileD

幸运的是，某些命令提供了一些选项，以用来显示相关文件所关联的 inode 的索引编号。ls 命令就提供了一个这样的选项：

（2）方便软件更新。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。此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。