內存中inode與磁盤中inode

作者:不詳

來源:http://www.i170.com/user/grip2/Article_8613

在容易引起混淆的地方我將把把內存中的inode結構稱爲VFS inode,而文件

系統以EXT2爲代表,把Ext2 inode作爲磁盤上的inode代表。

首先需要分別對內存中的inode與磁盤上的inode做一下簡單的描述:

<內存中的inode結構:>

VFS inode包含文件訪問權限、屬主、組、大小、生成時間、訪問時間、

最後修改時間等信息。它是linux管理文件系統的最基本單位,也是文件系

統連接任何子目錄、文件的橋梁。inode結構中的靜態信息取自物理設備上

的文件系統,由文件系統指定的函數填寫,它只存在于內存中,可以通過

inode緩存訪問。雖然每個文件都有相應的inode結點,但是只有在需要的時

候系統才會在內存中爲其建立相應的inode數據結構,建立的inode結構將形

成一個鏈表,我們可以通過遍曆這個鏈表去得到我們需要的文件結點,VFS也

爲已分配的inode構造緩存和hash table,以提高系統性能。inode結構中的

struct inode_operations *iop爲我們提供了一個inode操作列表,通過這個

列表提供的函數我們可以對VFS inode結點進行各種操作。每個inode結構都

有一個i結點號i_ino,在同一個文件系統中每個i結點號是唯一的。

<磁盤上的inode:>

EXT2通過使用inode來定義文件系統的結構以及描述系統中每個文件的

管理信息,每個文件都有一個inode且只有一個,即使文件中沒有數據,其

索引結點也是存在的。每個文件用一個單獨的Ext2 inode結構來描述,而且

每一個inode都有唯一的標志號。Ext2 inode爲內存中的inode結構提供了文

件的基本信息,隨著內存中inode結構的變化,系統也將更新Ext2 inode中

相應的內容。Ext2 inode對應的是Ext2_inode結構。

從上面的描述,我們可以對內存中inode與磁盤中inode做出比較:

位置:VFS inode結構位于內存中,而Ext2_inode位于磁盤。

生存期:VFS inode在需要時才會被建立,如果系統斷電,此結構也隨之消失。

而Ext2_inode的存在與系統是否上電無關,而且無論文件是否包含

數據,Ext2_inode都是存在的。

唯一性:兩者在自己的作用域中都是唯一的。

關系:VFS inode是Ext2 inode的抽象、映射與擴充,而後者是前者的靜態

信息部分,也是對前者的具體化、實例化和持久化。

操作:對VFS inode的操作具有通用性,對文件系統inode的操作則是文件系

統相關的,依賴于特定的實現。

組織管理:系統通過VFS inode鏈表來對其進行組織,並且爲了提高訪問效率

相應地構造了inode構造緩存和hash table。

Ext2 inode的信息位于EXT2文件系統的劃分的塊組中,在每個塊組

中包含相應的inode位圖、inode表指定具體的inode信息,每個

inode對應Ext2_inode結構。

上面是從原理上對內存中inode與磁盤中inode進行比較,實際上在代碼上也體

現出它們的不同。在下面我把在內核中兩者對應的結構代碼貼出來,雖然長了

一些,但是對進一步的比較還是很有好處。

struct inode {

struct list_headi_hash;

struct list_headi_list;

struct list_headi_dentry;

struct list_headi_dirty_buffers;

unsigned longi_ino;

atomic_ti_count;

kdev_ti_dev;

umode_ti_mode;

nlink_ti_nlink;

uid_ti_uid;

gid_ti_gid;

kdev_ti_rdev;

loff_ti_size;

time_ti_atime;

time_ti_mtime;

time_ti_ctime;

unsigned longi_blksize;

unsigned longi_blocks;

unsigned longi_version;

unsigned shorti_bytes;

struct semaphorei_sem;

struct rw_semaphorei_truncate_sem;

struct semaphorei_zombie;

struct inode_operations*i_op;

struct file_operations*i_fop;/* former ->i_op->default_file_ops */

struct super_block*i_sb;

wait_queue_head_ti_wait;

struct file_lock*i_flock;

struct address_space*i_mapping;

struct address_spacei_data;

struct dquot*i_dquot[MAXQUOTAS];

/* These three should probably be a union */

struct pipe_inode_info*i_pipe;

struct block_device*i_bdev;

struct char_device*i_cdev;

unsigned longi_dnotify_mask; /* Directory notify events */

struct dnotify_struct*i_dnotify; /* for directory notifications */

unsigned longi_state;

unsigned inti_flags;

unsigned chari_sock;

atomic_ti_writecount;

unsigned inti_attr_flags;

__u32i_generation;

union {

struct minix_inode_infominix_i;

struct ext2_inode_infoext2_i;

struct ext3_inode_infoext3_i;

struct hpfs_inode_infohpfs_i;

struct ntfs_inode_infontfs_i;

struct msdos_inode_infomsdos_i;

struct umsdos_inode_infoumsdos_i;

struct iso_inode_infoisofs_i;

struct sysv_inode_infosysv_i;

struct affs_inode_infoaffs_i;

struct ufs_inode_infoufs_i;

struct efs_inode_infoefs_i;

struct romfs_inode_inforomfs_i;

struct shmem_inode_infoshmem_i;

struct coda_inode_infocoda_i;

struct smb_inode_infosmbfs_i;

struct hfs_inode_infohfs_i;

struct adfs_inode_infoadfs_i;

struct qnx4_inode_infoqnx4_i;

struct reiserfs_inode_inforeiserfs_i;

struct bfs_inode_infobfs_i;

struct udf_inode_infoudf_i;

struct ncp_inode_infoncpfs_i;

struct proc_inode_infoproc_i;

struct socketsocket_i;

struct usbdev_inode_info usbdev_i;

struct jffs2_inode_infojffs2_i;

void*generic_ip;

} u;

};

struct ext2_inode {

__u16i_mode;/* File mode */

__u16i_uid;/* Low 16 bits of Owner Uid */

__u32i_size;/* Size in bytes */

__u32i_atime;/* Access time */

__u32i_ctime;/* Creation time */

__u32i_mtime;/* Modification time */

__u32i_dtime;/* Deletion Time */

__u16i_gid;/* Low 16 bits of Group Id */

__u16i_links_count;/* Links count */

__u32i_blocks;/* Blocks count */

__u32i_flags;/* File flags */

union {

struct {

__u32 l_i_reserved1;

} linux1;

struct {

__u32 h_i_translator;

} hurd1;

struct {

__u32 m_i_reserved1;

} masix1;

} osd1;/* OS dependent 1 */

__u32i_block[EXT2_N_BLOCKS];/* Pointers to blocks */

__u32i_generation;/* File version (for NFS) */

__u32i_file_acl;/* File ACL */

__u32i_dir_acl;/* Directory ACL */

__u32i_faddr;/* Fragment address */

union {

struct {

__u8l_i_frag;/* Fragment number */

__u8l_i_fsize;/* Fragment size */

__u16i_pad1;

__u16l_i_uid_high;/* these 2 fields */

__u16l_i_gid_high;/* were reserved2[0] */

__u32l_i_reserved2;

} linux2;

struct {

__u8h_i_frag;/* Fragment number */

__u8h_i_fsize;/* Fragment size */

__u16h_i_mode_high;

__u16h_i_uid_high;

__u16h_i_gid_high;

__u32h_i_author;

} hurd2;

struct {

__u8m_i_frag;/* Fragment number */

__u8m_i_fsize;/* Fragment size */

__u16m_pad1;

__u32m_i_reserved2[2];

} masix2;

} osd2;/* OS dependent 2 */

};

從結構的定義中可以看出來inode(VFS inode)與ext2_inode的差別是很大的,怎麽說呢,

除了相同的都是不同。它們都包含動態信息和靜態信息,通過union指定的內容那一定

是動態的了。inode結構中的union u實際上反映了VFS支持的文件系統。

可以看出inode結構與ext2_inode結構有些內容是相似的,如inode定義的

unsigned longi_ino;

umode_ti_mode;

nlink_ti_nlink;

uid_ti_uid;

gid_ti_gid;

loff_ti_size;

time_ti_atime;

time_ti_mtime;

time_ti_ctime;

unsigned longi_blksize;

unsigned longi_blocks;

和ext2_inode定義的定義部分

__u16i_mode;/* File mode */

__u16i_uid;/* Low 16 bits of Owner Uid */

__u32i_size;/* Size in bytes */

__u32i_atime;/* Access time */

__u32i_ctime;/* Creation time */

__u32i_mtime;/* Modification time */

__u32i_dtime;/* Deletion Time */

__u16i_gid;/* Low 16 bits of Group Id */

__u16i_links_count;/* Links count */

__u32i_blocks;/* Blocks count */

__u32i_flags;/* File flags */

這些都可以對應上,當然還有一些不同的地方,如inode中定義的

kdev_ti_rdev;

kdev_ti_dev;

kdev_ti_dev;

unsigned shorti_bytes;

struct semaphorei_sem;

在ext2_inode中沒有體現,不過這部分對ext2_inode是沒有用途而且無法確定的。

類似的,可以推廣到兩個結構的其余部分,最終在代碼中的區別還是與原理中分析的

區別相關的,也是原理的具體體現。

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