1.Linux中的文件

1.1 文件属性概述

Linux系统中的文件或目录的属性主要包括：

索引节点inode
文件类型
权限属性
链接数
所归属的用户和用户组
最近修改时间等内容：

下面我们看执行 ls -lih 命令的结果（共10列）：

-l 长格式
-i 显示索引节点 inode
-h 以人类熟悉的方式显示文件大小

[root@oldboy oldboy]# ls -lhi
total 32K
275427 -rw-r--r-- 1 root root    8 Sep  4 14:56 123.log
275423 -rw-r--r-- 1 root root    0 Sep  4 14:46 dd.tx
275576 drwxr-xr-x 3 root root 4.0K Oct  1  2019 ext
275695 -rw-r--r-- 1 root root   71 Sep  4 19:45 file.txt
275582 -rw-r--r-- 1 root root    0 Oct  1  2019 jeacen
275694 -rw-r--r-- 1 root root  101 Sep  4 18:30 nginx.conf
275583 -rw-r--r-- 1 root root    0 Oct  1  2019 oldboy
275424 -rw-r--r-- 1 root root    0 Sep  4 14:47 second
275578 drwxr-xr-x 2 root root 4.0K Oct  1  2019 test
275584 -rw-r--r-- 1 root root    0 Oct  1  2019 wodi.gz
275579 drwxr-xr-x 2 root root 4.0K Oct  1  2019 xiaodong
275580 drwxr-xr-x 2 root root 4.0K Oct  1  2019 xiaofan
275581 drwxr-xr-x 2 root root 4.0K Oct  1  2019 xingfujie
275585 -rw-r--r-- 1 root root    0 Oct  1  2019 yingsui.gz

索引节点inode	文件类型	文件权限	硬链接个数	文件属主	文件所属用户组	文件大小	文件修改时间	文件名
275581	d	rwxr-xr-x	2	root	root	4.0K	Oct 1 2019	xingfujie

文字解释：

第 1 列：inode 索引节点编号（相当于身份证，唯一）；
- 系统读取文件时，首先通过文件名找到inode，然后才能读取到文件内容
第 2 列：文件类型及权限（共10个字符）
- 第一个字符为文件类型
- 后9个字符为文件权限
第 3 列：硬连接个数（详细看ln命令）
第 4 列：文件或目录所属的用户（属主）
- 在Linux里面，文件和程序的存在必须要有用户和组，满足相应的存在需求。
第 5 列：文件或目录所属的组
第 6 列：文件或目录的大小
第 7，8，9 列：文件或目录的修改时间
第 10 列：实际的文件名或目录名
- 严格来讲，文件名不算文件的属性

2. 索引节点

2.1 inode概述

硬盘要存储数据（房子要主人），首先要分区（隔断），然后格式化创建文件系统（装修），最后存数据。

Inode，中文意思是 索引节点（index node）。

在每个Linux存储设备或存储设备的分区（存储设备可以是硬盘、软盘、U盘...）被格式化为ext4文件系统 （CentOS6.7）后，一般都有两部分：

第一部分是Inode（很多个）
第二部分是Block（很多个）

Block 是用来存储实际数据用的，例如：照片，视频等普通文件数据。

而 inode 就是用来存储这些数据属性信息的（也就是 ls -l的结果），inode包含的属性信息包括

文件大小、
属主、
归属的用户组、
读写权限、
文件类型、
修改时间，
还包含指向文件实体的指针的功能（ inode节点--block的对应关系）等，

但是，inode 里面唯独不包含文件名。

Inode 除了记录文件属性的信息外，还会为每个文件进行信息索引，所以就有了inode 的数值。
操作系统根据指令，即可通过 inode 的值最快的找到相对应的文件实体。

文件，inode，block之间的关系如下：

这就相当于，教室们门口贴一张纸（inode），有大家的位置信息，以及学生姓名，性别，座位就相当于block。

打个比方，比如一本书，存储设备或分区就相当于这本书，Block相当于书中的每一页内容，而inode就相当于这本书前面的目录。
一本书有很多内容，一个知识点可能有很多页，如果想查找某部分或某知识点的内容，我们一般先查书的目录，通过目录能更快的找到我们想看的知识点的内容。
虽然不太恰当，但还是比较形象的。

当我们用 ls 查看某个目录或文件时，如果加上 -i 参数，就可以看到 inode 节点了。

ls -li 查看目录下所有文件和目录的属性和inode节点：

[root@oldboy oldboy]# ll -i /oldboy
total 32
275427 -rw-r--r-- 1 root root    8 Sep  4 14:56 123.log
275423 -rw-r--r-- 1 root root    0 Sep  4 14:46 dd.tx
275576 drwxr-xr-x 3 root root 4096 Oct  1  2019 ext
275695 -rw-r--r-- 1 root root   71 Sep  4 19:45 file.txt
275582 -rw-r--r-- 1 root root    0 Oct  1  2019 jeacen
275694 -rw-r--r-- 1 root root  101 Sep  4 18:30 nginx.conf
275583 -rw-r--r-- 1 root root    0 Oct  1  2019 oldboy
275424 -rw-r--r-- 1 root root    0 Sep  4 14:47 second
275578 drwxr-xr-x 2 root root 4096 Oct  1  2019 test
275584 -rw-r--r-- 1 root root    0 Oct  1  2019 wodi.gz
275579 drwxr-xr-x 2 root root 4096 Oct  1  2019 xiaodong
275580 drwxr-xr-x 2 root root 4096 Oct  1  2019 xiaofan
275581 drwxr-xr-x 2 root root 4096 Oct  1  2019 xingfujie
275585 -rw-r--r-- 1 root root    0 Oct  1  2019 yingsui.gz

查看指定某个文件的包括inode在内的所有属性的命令为：stat filename

文件大小，
Block块数，
Inode索引节点，
链接数，
权限
访问时间atime，修改时间mtime，改变时间ctime

[root@oldboy oldboy]# stat nginx.conf
  File: `nginx.conf'
  Size: 101             Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: 803h/2051d      Inode: 275694      Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Access: 2019-09-04 18:30:51.437111190 +0800
Modify: 2019-09-04 18:30:51.422111642 +0800
Change: 2019-09-04 18:30:51.434111276 +0800

第1列inode值是 275694：查看一个文件或目录的inode，通过 ls命令的 -i 参数即可。

因为 inode 要存放文件的属性信息，所以 inode 是有大小的。

CentOS5 inode 的默认大小是128字节，而CentOS 6 inode 的默认大小是256 字节，inode的大小在分区被格式化创建文件系统之后就定下来了，格式化以后就无法更改inode大小了。格式化前可以通过参数指定 inode大小，但是一般工作环境没这个需求。

不同CentOS版本 inode 大小不同：

[root@oldboy oldboy]# dumpe2fs /dev/sda3|grep -i "Inode size"
dumpe2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Inode size:               256

boot分区，inode大小默认128字节：

[root@oldboy oldboy]# dumpe2fs /dev/sda1|grep -i "inode size"
dumpe2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Inode size:               128

查看文件系统inode总量以及剩余量：

[root@oldboy oldboy]# df -i
Filesystem     Inodes IUsed  IFree IUse% Mounted on
/dev/sda3      462384 56099 406285   13% /
tmpfs          127522     1 127521    1% /dev/shm
/dev/sda1       51200    38  51162    1% /boot

查看的对应信息为：文件系统名，Inode总数量，使用的Inode数量，剩余的Inode剩余量，使用的百分比占比，挂载所在分区。

查看磁盘的使用量：（其中，inode也算磁盘的空间）

[root@oldboy oldboy]# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda3       6.9G  1.5G  5.1G  22% /
tmpfs           499M     0  499M   0% /dev/shm
/dev/sda1       190M   36M  145M  20% /boot

磁盘空间是否满了，由两项参数决定的：

第一个是 inode 满了
第二是是 block 满了

任何一项满了，都无法进行存储。

磁盘满的一个特征( no space left on device).

有关 inode 的小结：

磁盘被分区并格式化为 ext4 文件系统后，会生成一定数量的 inode 和 block
inode 称为索引节点，它的作用是存放文件的属性信息以及作为文件的索引（指向文件的实体）
ext3/ext4 文件系统的 block存放的是文件的实际内容
inode 是磁盘上的一块存储空间，CentOS 6 非启动分区 inode 默认大小 256 字节，CentOs5是128字节。
inode 的表现是形式一串数字，不同的文件对应的inode（一串数字）在文件系统里是唯一的。
inode 节点号相同的文件，互为硬链接文件，可以认为是一个文件的不同入口。
ext3/ext4文件系统下，一个文件被创建后至少要占用一个 inode 和一个 block
ext3/ext4文件系统下，正常情况，一个文件占用且只能占用一个 inode （人和身份证）
block是用来存储实际数据的，每个block的大小一般有 1k，2k，4k几种。其中引导分区等为 1k，其他普通分区为 4k（CentOS 6）
如果一个文件很大（几个G），可能占多个block；如果文件很小（0.01k），至少占一个，并且这个block的剩余空间就浪费了，即无法再存储其他数据了。
inode大小和总量查看：
- dumpe2fs /dev/sda3|egrep -i 'inode count|block count'
- dumpe2fs /dev/sda3|egrep -i 'inode size|block size' 默认 block count 一般会大于inode count的数量。
查看inode的总量和使用量：
- df -i
查看文件的inode信息方法
- ls -li
- stat filename
如何生成及指定 inode 大小
- mkfs.ext4 -b 2048 -l 256 /dev/sdb

[root@oldboy oldboy]# dumpe2fs /dev/sda3|egrep -i 'block count|inode count'
dumpe2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Inode count:              462384
Block count:              1849088
Reserved block count:     92454

[root@oldboy oldboy]# dumpe2fs /dev/sda3|egrep -i 'block size|inode size'     
dumpe2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Block size:               4096
Inode size:               256

有关block的知识小结：

磁盘读取数据是按 block为单位读取的
一个文件可能占用多个block。每读取一个block就会消耗一次磁盘I/O.
如果要提升磁盘IO性能，那么就要尽可能一次性读取数据尽量的多
一个block只能存放一个文件的内容，无论内容有多小。如果block 4K，那存放1K的文件，剩余3K就不能存放被的文件，只能浪费了
Block并非越大越好。Block太大对于小文件存放就会浪费磁盘空间，例如：1000k的文件，Block的大小为4k，占用250个block；如果block默认大小为1k，占用1000个block。访问效果谁更高？消耗IO分别为250次和1000次。
根据业务需求，确定默认的block大小。如果是大文件（大于16K）一般设置block大一点，小文件（小于1k）一般设置block小一点。
block太大，例如4k，文件都是0.1k的，大量浪费磁盘空间，但是访问性能高
block太小，例如1k，文件都是1000k，消耗大量磁盘IO
block的设置也是格式化分区时候
- mkfs.ext4 -b 2048 -I 256 /dev/sdb
企业里文件都会比较大（一般大于4k），block设置大一些会提升磁盘访问效率
ext3/ext4 文件系统（CentOS 5和6），一般都设置为 4K

当前的生产环境一般设置为4k。特殊的业务，如视频可以加大block大小。

总体小结：

磁盘被分区格式化文件系统后，会分为 inode 和 block 两部分内容。
inode 存放文件的属性以及指向文件实体的指针，文件名不在inode里，一般在上级目录的block里。
访问文件，原理通过文件名--> inode --> blocks
inode一般情况下默认大小为256B，block大小1，2，4k，默认是4k，注意，引导分区等特殊分区除外
通过 df -i 查看inode的数量及使用情况，dumpe2fs /dev/sda3 查看inode和block的大小及数量
一个文件至少要占用inode 及一个block，多个文件可以占用同一个inode（硬链接），相同文件。
一个block 只能被一个文件使用，如果文件很小，block很大，剩余空间浪费，无法继续被其他文件使用
block不是越大越好，要根据业务的文件大小进行选择，一般CentOS6 就是默认 4K
可以在格式化的时候改变inode和block的大小
- mkfs.ext4 -b 2048 -I 2048 /dev/sdb

通过inode 删除文件

查看文件
- ls -li

通过inode删除文件

rm `find . -inum 159004`

find . -inum 159004 -exec rm {} \;

文件删除恢复 ext3grep

数据恢复需要重启，恢复数据会影响生产环境。

所以，应该养成好习惯，先备份再操作，要能快速还原，不容易还原的，先通过多套测试环境测试，然后再操作。

企业面试题：一个100M（100000K）的磁盘分区，分别写入 1K 的文件或写入 1M 的文件，分别可以写多少个？

错误解答：1k的个数：100 x 1000=100000个，1M的文件个数：100/1=100个

正确答案：

假设 Block的默认大小为 4K，写入1k的文件的数量基本上就是block的数量：

假设 inode数量够多的情况下，就是Block的数量，浪费3/4的容量；
假设 inode 数量小于block的数量，就是inode的数量，浪费3/4的容量。

假设 Block的默认大小为 4K，写入1M的文件的数量：
总的block数量/ 250 block = 存放1M的数量

磁盘空间多大，基本就可以写入100/1M数量，一般情况下inode和block都是足够的。

知识点：

上面的考试题考察的是文件系统inode 和block的知识
inode是存放文件属性信息的（也包含指向文件实体的指针），默认大小128byte（CentOS58），256byte（CentOS64）
block是存放文件实际内容的，默认大小1k（boot）或4k(非系统分区默认给4k），一般企业多用4k的block
一个文件至少要占用一个inode及一个block
默认较大分区常规企业真实场景下，inode数量是足够的。而block数量消耗会更快。

企业面试题：一个100M（Block的总大小，个数和单个block大小有关）的磁盘分区，分别写入 0.5K 的文件，及写入 1M 的文件，分别可以写多少个？为什么？

答案相关知识点：

Inode 是存放文件属性信息的，默认大小为128byte(CentOS58), 256byte(CentOS64)
block是存放文件实际内容的，默认大小为 1k(boot) 或 4k（非系统分区默认给4k）
一个文件至少要占用一个 inode 和一个block
默认分区常规情况下，inode数量是足够的。而 block数量消耗的会更快。

正确解答：

默认分区常规情况下，对大文件来讲 inode是足够的。而block数量消耗的会更快，Block为 4k的情况，1M的文件不会有磁盘浪费情况，所以文件数量大概为 100/1 =100个
对于小文件 0.1k， inode会消耗的更快。默认分区的时候block数量是大于inode数量的。
- 每个小文件都会占用一个inode和一个block，所以最终文件数量：
  - inode会先消耗完，文件总量是 inode的数量。

企业案例：如果向磁盘写入数据提示如下错误：No space left on device，通过 df -h查看磁盘空间，发现没满，请问可能原因是什么？企业场景，什么情况下会导致这个问题发生呢？

答案：

可能是inode数量被消耗尽了。

企业工作中邮件临时队列/var/spool/clientmqueue这里很容易被大量小文件占满导致No space left on device的错误。
Clientmqueue目录只有安装了sendmail服务，才会有，是sendmail邮件的临时队列。

CentOS5.8默认就会安装sendmail服务，CentOS6.6 默认没有sendmail。

3.文件类型及文件扩展名

3.1 文件类型介绍

Linux系统不同于Windows系统，两者的文件类型和文件扩展名也有很大的差异。

Linux系统中的文件类型和文件扩展名所代表的意义和Windows系统中是不同的。

在Linux系统中，我们一般通过应用程序或命令创建的文件，如file.txt, file.tar.gz，这些文件的扩展名不同，且要用不同的程序或命令来打开，但都是常规文件（也被称为普通文件）。

后面附带的后缀文件扩展名（.txt，.tar.gz），除了让曾经习惯windows的用户易读外，大多数对于Linux系统来说没有特别实际的意义，在Linux系统中也是为了易读，而Windows系统中的扩展名就是实实在在表示文件的类型格式。

例如：

windows图片文件扩展名：jpg, jpeg, png, gif 等
文本文件扩展名: doc, docx, txt, pdf等

3.2 Linux中的文件类型

在Linux系统中，可以说一切设备（包括目录、普通文件）皆为文件。

文件类型包含有：

普通文件
目录
字符设备文件
块设备文件
符号链接文件
管道文件等等

当执行 ls -l 或 ls -al 命令后显示的结果中：

[root@oldboy oldboy]# ls -al
total 40
drwxr-xr-x   7 root root 4096 Sep  4 19:45 .
dr-xr-xr-x. 28 root root 4096 Sep  5 04:54 ..
-rw-r--r--   1 root root    8 Sep  4 14:56 123.log
-rw-r--r--   1 root root    0 Sep  4 14:46 dd.tx
drwxr-xr-x   3 root root 4096 Oct  1  2019 ext
-rw-r--r--   1 root root   71 Sep  4 19:45 file.txt
-rw-r--r--   1 root root    0 Oct  1  2019 jeacen
-rw-r--r--   1 root root  101 Sep  4 18:30 nginx.conf
-rw-r--r--   1 root root    0 Oct  1  2019 oldboy
-rw-r--r--   1 root root    0 Sep  4 14:47 second
drwxr-xr-x   2 root root 4096 Oct  1  2019 test
-rw-r--r--   1 root root    0 Oct  1  2019 wodi.gz
drwxr-xr-x   2 root root 4096 Oct  1  2019 xiaodong
drwxr-xr-x   2 root root 4096 Oct  1  2019 xiaofan
drwxr-xr-x   2 root root 4096 Oct  1  2019 xingfujie
-rw-r--r--   1 root root    0 Oct  1  2019 yingsui.gz

第一列第2-10个字符（比如rw-r--r--)是用来描述文件权限的。
而一列的第一个字符就是描述文件类型的，比如上面结果中就有-, d两种类型。

文件类型标识符	英文名称	文件类型说明


d	directory	表示这是一个目录，如上文ext，在ext2fs中，目录是一个特殊的文件
-	regular file	表示这是一个普通的文件，如上文的oldboy
l	link	表示这是一个符号链接文件，实际上它指向另一个文件
b	block	表示块设备和其他的外围设备，是特殊类型的文件
c	character	表示字符设备文件
s	socket	表示socket文件
p	named pipe	表示管道文件