Linux/Unix inode、vnode和dentry

传统的Unix既有v节点(vnode)也有i节点(inode),vnode的数据结构中包含了inode信息。但在Linux中没有使用vnode,而使用了通用inode。“实现虽不同,但在概念上是一样的。” vnode (“virtual node”)仅在文件打开的时候,才出现的;而inode定位文件在磁盘的位置,它的信息本身是存储在磁盘等上的,当打开文件的时候从磁盘上读入内存。 fs.jpg inode信息就存储在磁盘的某个分区上。下图是上图的一个扩展:inode指示了文件在数据块中的物理位置。所以仅仅存在inode无法描述一个完整的文件系统,比如:目录与目录的树状结构,这一点在inode上无法体现。 延伸:

  • 如果多个 inode 指向同一个数据块的时候,是不是就可以实现熟悉的链接了?!这就是软连接的原理,新建一个文件(一个符号链接文件,文件的属性中有明确说明它是一个符号链接文件),为需要链接的文件分配一个新的 inode ,然后指向同一个文件。所以删除软连接文件不会真正删除源文件,而删除源文件过后,软连接文件将失效。

  • 多个文件共用一个 inode ,同样可以实现链接?!这就是硬链接的原理, inode 中有链接计数器,当增加一个文件指向这个 inode 时,计数器增1。特别的,当计数器为 0 时候,即所有的文件都删除,文件才真正从磁盘删除;当然,修改其中任何一个文件,都会作用在其他硬链接文件上。

i_thumb.png

ext3_inode上的数据结构如下:它记录了很多关于文件的信息,比如文件长度,文件所在的设备,文件的物理位置,创建、修改和更新时间等等,特别的,它不包含文件名!

struct ext3_inode {
	__le16 i_mode; File mode
	__le16 i_uid; Low 16 bits of Owner Uid
	__le32 i_size; Size in bytes
	__le32 i_atime; Access time
	__le32 i_ctime; Creation time
	__le32 i_mtime; Modification time

	__le32 i_dtime; Deletion Time
	__le16 i_gid; Low 16 bits of Group Id
	__le16 i_links_count; Links count
	......
	__le32 i_block[EXT2_N_BLOCKS]; Pointers to blocks
	......
};

引入vnode:早期版本的Unix是这样做的,但是Linux并没有。vnode一般包含了文件类型和对此文件进行各种操作的函数的指针。

thumb.jpg

Linux上有dentry,中文的意思就是目录项,它粘合了内存中文件和磁盘中文件,同时它保存是经常访问的目录信息。

http://unix.stackexchange.com/questions/4402/what-is-a-superblock-inode-dentry-and-a-file A dentry is the glue that holds inodes and files together by relating inode numbers to file names. Dentries also play a role in directory caching which, ideally, keeps the most frequently used files on-hand for faster access. File system traversal is another aspect of the dentry as it maintains a relationship between directories and their files.下面是一副很有趣的图片:

inodedentry_thumb.jpg

struct dentry {
	atomic_t d_count; 目录项对象使用计数器
	unsigned int d_flags; 目录项标志
	struct inode * d_inode; 与文件名关联的索引节点
	struct dentry * d_parent; 父目录的目录项对象
	struct list_head d_hash; 散列表表项的指针
	struct list_head d_lru; 未使用链表的指针
	struct list_head d_child; 父目录中目录项对象的链表的指针
	struct list_head d_subdirs;对目录而言,表示子目录目录项对象的链表
	struct list_head d_alias; 相关索引节点(别名)的链表
	int d_mounted; 对于安装点而言,表示被安装文件系统根项
	struct qstr d_name; 文件名
	unsigned long d_time; // used by d_revalidate
	struct dentry_operations *d_op; 目录项方法
	struct super_block * d_sb; 文件的超级块对象
	vunsigned long d_vfs_flags;
	void * d_fsdata;与文件系统相关的数据
	unsigned char d_iname [DNAME_INLINE_LEN]; 存放短文件名
};

诸如文件名,父目录等。dentry可以描述目录的树状结构。 ps:本文只对inode,vnode和dentry作简单的介绍,具体的实现还有深入的原理并未做详细的解释。欢迎斧正!

本文完

2012-07-10 捣乱小子 http://www.daoluan.net/blog/

10 July 2012

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