Linux使用 -- ext4(inode + datablock)

基本结构

  1. 超级块
    • 在ext4文件系统最开头的部分
    • 记录了整个文件系统中所包含的文件的元数据df命令读取的就是超级块中的内容,所以执行很快
  2. 超级块副本
  3. inode
    • 记录每个文件的大小(非实际大小,用于ls命令)、权限、编号等信息,但文件名是记录在父目录的inode
    • 文件r权限,是读取文件内容;而目录r权限,是读取目录下的文件名称
  4. datablock
    • 记录数据,inode和datablock是链式结构
    • ls统计的是inode里面的文件大小,而du统计的是文件datablock的总大小
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[root@localhost ~]# ls -li anaconda-ks.cfg
33574978 -rw-------. 1 root root 1260 12月 15 19:25 anaconda-ks.cfg

ext4

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[root@localhost sdb1]# df -Th
文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点
devtmpfs devtmpfs 475M 0 475M 0% /dev
tmpfs tmpfs 487M 0 487M 0% /dev/shm
tmpfs tmpfs 487M 7.7M 479M 2% /run
tmpfs tmpfs 487M 0 487M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/centos-root xfs 17G 1.4G 16G 9% /
/dev/sda1 xfs 1014M 137M 878M 14% /boot
tmpfs tmpfs 98M 0 98M 0% /run/user/0
/dev/sdb1 ext4 991M 2.6M 922M 1% /mnt/sdb1

[root@localhost sdb1]# pwd
/mnt/sdb1

touch

文件大小为0(此时只有inode没有datablock),inode编号为12

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[root@localhost sdb1]# touch afile

[root@localhost sdb1]# ls -li afile
12 -rw-r--r--. 1 root root 0 12月 18 18:12 afile

[root@localhost sdb1]# du -sh afile
0 afile

ls命令是4字节(包含换行符),du命令是4K(ext4中的默认数据块大小是4K),因此如果存储很多小文件,存储空间的开销也会很大,因此会有专门针对小文件的网络文件系统

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[root@localhost sdb1]# echo 123 > afile

[root@localhost sdb1]# ls -li afile
12 -rw-r--r--. 1 root root 4 12月 18 19:13 afile

[root@localhost sdb1]# du -sh afile
4.0K afile

cp

afile和afile2的inode编号是不一样的(datablock也是不一样的),所以修改afile不会影响到afile2

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[root@localhost sdb1]# cp afile afile2

[root@localhost sdb1]# ls -li afile afile2
12 -rw-r--r--. 1 root root 4 12月 18 19:13 afile
13 -rw-r--r--. 1 root root 4 12月 18 19:35 afile2

mv

afile2改名为afile3,但inode编号没有发生改变(对应的datablock也没有发生变化),实际修改的是/mnt/sdb1目录的datablock(文件名和inode的对应关系),因此在同一个分区内mv大文件也非常快(因为inode和datablock是由分区内的文件系统统一管理的)

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[root@localhost sdb1]# mv afile2 afile3

[root@localhost sdb1]# ls -li afile*
12 -rw-r--r--. 1 root root 4 12月 18 19:13 afile
13 -rw-r--r--. 1 root root 4 12月 18 19:35 afile3

[root@localhost sdb1]# pwd
/mnt/sdb1

[root@localhost sdb1]# dd if=/dev/zero bs=4M count=256 of=./bigfile
dd: 写入"./bigfile" 出错: 设备上没有空间
记录了244+0 的读入
记录了243+0 的写出
1019617280字节(1.0 GB)已复制,9.29186 秒,110 MB/秒

[root@localhost sdb1]# time mv bigfile bigfile2
real 0m0.029s
user 0m0.002s
sys 0m0.017s

[root@localhost sdb1]# time mv bigfile2 /tmp
real 0m1.723s
user 0m0.026s
sys 0m1.109s

vim

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# 写入123
[root@localhost sdb1]# vim afile4
[root@localhost sdb1]# ls -li afile4
15 -rw-r--r--. 1 root root 4 12月 19 23:05 afile4

# 追加456,会修改inode
[root@localhost sdb1]# vim afile4
[root@localhost sdb1]# ls -li afile4
16 -rw-r--r--. 1 root root 8 12月 19 23:06 afile4

# echo追加789,不会修改inode,只会修改datablock
[root@localhost sdb1]# echo 789 >> afile4
[root@localhost sdb1]# ls -li afile4
16 -rw-r--r--. 1 root root 12 12月 19 23:08 afile4
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# Session A,追加aaa
[root@localhost sdb1]# vim afile4

# Session B
[root@localhost sdb1]# ls -li .afile4.swp afile4
16 -rw-r--r--. 1 root root 12 12月 19 23:08 afile4
14 -rw-r--r--. 1 root root 12288 12月 19 23:10 .afile4.swp

# Session A,wq退出vim,16和14消失,变成了15!!
[root@localhost sdb1]# ls -li afile4
15 -rw-r--r--. 1 root root 16 12月 19 23:12 afile4

rm

rm的本质:使得inode文件名链接断开,时间复杂度为O(1)

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[root@localhost sdb1]# rm afile4
rm:是否删除普通文件 "afile4"?y

[root@localhost sdb1]# dd if=/dev/zero bs=4M count=256 of=./bigfile
dd: 写入"./bigfile" 出错: 设备上没有空间
记录了244+0 的读入
记录了243+0 的写出
1019617280字节(1.0 GB)已复制,1.13283 秒,900 MB/秒

[root@localhost sdb1]# time rm -f bigfile
real 0m0.086s
user 0m0.000s
sys 0m0.085s

ln

ln的本质:使得更多的文件名指向inode

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# 1表示有一个文件名与该inode建立了链接
[root@localhost sdb1]# ls -li afile
12 -rw-r--r--. 1 root root 4 12月 18 19:13 afile

硬链接(不能跨文件系统/分区)

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# 2表示afile和bfile都与同一个inode建立了链接,也称为硬链接(inode相同!!)
[root@localhost sdb1]# ln afile bfile
[root@localhost sdb1]# ls -li afile bfile
12 -rw-r--r--. 2 root root 4 12月 18 19:13 afile
12 -rw-r--r--. 2 root root 4 12月 18 19:13 bfile

[root@localhost sdb1]# cat afile
123
[root@localhost sdb1]# cat bfile
123
[root@localhost sdb1]# echo 456 >> afile
[root@localhost sdb1]# cat bfile
123
456

# 只是解除bfile和inode的链接关系!!
[root@localhost sdb1]# rm bfile
rm:是否删除普通文件 "bfile"?y
[root@localhost sdb1]# ls -li afile
12 -rw-r--r--. 1 root root 8 12月 19 23:29 afile

# 文件名和inode的链接关系是存在父目录的datablock中,因此不会占用更多的磁盘空间!!

# 硬链接是不能跨越文件系统的!!因为inode是维护在文件系统中的
# 可以考虑采用软链接
[root@localhost sdb1]# ln afile /tmp/bfile
ln: 无法创建硬链接"/tmp/bfile" => "afile": 无效的跨设备连接

软链接(符号链接,可以跨文件系统/分区)

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[root@localhost sdb1]# ls -li afile
12 -rw-r--r--. 1 root root 4 12月 19 23:37 afile
[root@localhost sdb1]# ln -s afile aafile

# inode不一样,aafile的datablock记录了目标文件的绝对路径或相对路径!!
# 类型为l,为符号链接,权限为777
[root@localhost sdb1]# ls -li afile aafile
14 lrwxrwxrwx. 1 root root 5 12月 19 23:41 aafile -> afile
12 -rw-r--r--. 1 root root 4 12月 19 23:37 afile

# 对链接文件做权限设置是无效的,都会传递给对应的目标文件!!
[root@localhost sdb1]# chmod u-x aafile
[root@localhost sdb1]# ls -li afile aafile
14 lrwxrwxrwx. 1 root root 5 12月 19 23:41 aafile -> afile
12 -rw-r--r--. 1 root root 4 12月 19 23:37 afile
[root@localhost sdb1]# chmod u+x aafile
[root@localhost sdb1]# ls -li afile aafile
14 lrwxrwxrwx. 1 root root 5 12月 19 23:41 aafile -> afile
12 -rwxr--r--. 1 root root 4 12月 19 23:37 afile

facl

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[root@localhost sdb1]# ls -li afile
12 -rw-r--r--. 1 root root 4 12月 19 23:37 afile
[root@localhost sdb1]# getfacl afile
# file: afile
# owner: root
# group: root
user::rw-
group::r--
other::r--

[root@localhost sdb1]# setfacl -m u:zhongmingmao:r afile
[root@localhost sdb1]# getfacl afile
# file: afile
# owner: root
# group: root
user::rw-
user:zhongmingmao:r--
group::r--
mask::r--
other::r--
# 权限中的+表示有facl权限
[root@localhost sdb1]# ls -li afile
12 -rw-r--r--+ 1 root root 4 12月 19 23:37 afile

[root@localhost sdb1]# setfacl -m g:zhongmingmao:rwx afile
[root@localhost sdb1]# getfacl afile
# file: afile
# owner: root
# group: root
user::rw-
user:zhongmingmao:r--
group::r--
group:zhongmingmao:rwx
mask::rwx
other::r--

# 回收facl权限
[root@localhost sdb1]# setfacl -x g:zhongmingmao afile
[root@localhost sdb1]# getfacl afile
# file: afile
# owner: root
# group: root
user::rw-
user:zhongmingmao:r--
group::r--
mask::r--
other::r--
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