Linux文件的属性（上半部分）

Linux⽂件的属性（上半部分）
第⼋节 Linux ⽂件的属性（上半部分）
标签（空格分隔）：Linux实战教学笔记
第1章 Linux中的⽂件
1.1 ⽂件属性概述（ls -lhi）
linux⾥⼀切皆⽂件
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：
⽂字解释：
第⼀列：inode索引节点编号（相当于⼈的⾝份证，全国唯⼀）
第⼆列：⽂件类型及权限
第⼆列共11个字符：其中第⼀个字符为⽂件类型，随后的9个字符为⽂件的对应权限，最后⼀个字符点号“.”是和selinux有关的⼀个标识；
第三列：硬链接个数（详细参看ln命令的讲解）；
相当于超市的多个⼊⼝，可以从不同的⽂件⼊⼝进⼊⽂件，还可以互为备份（消防通道）
第四列：⽂件或⽬录所属的⽤户⽂件的所有者（属主）；
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。

第五咧：⽂件或⽬录所属的组
第六列：⽂件或⽬录的⼤⼩；
第七⼋九列：⽂件或⽬录的修改时间：默认⽉⽇时分
第⼗列：实际的⽂件或⽬录名
⽂件名不算⽂件的属性
下⾯我们以chensiqi⽂件为例进⾏说明，具体列的内容参考下上⾯的图：
1736707 -rwx-xr-x- 1 root root 35 Oct 28 11:29 chensiqi
inode索引节点编号：1736707
⽂件类型，⽂件类型是-，表⽰这是⼀个普通⽂件；
⽂件权限：⽂件权限是rwxr-xr-x，表⽰⽂件属主可读，可写，可执⾏，⽂件归属的⽤户组可读可执⾏，其他⽤户可执⾏。

硬链接个数：表⽰chensiqi这个⽂件没有其它的硬链接，因为连接数是1，就是他本⾝；
⽂件属主：这个⽂件所属的⽤户，这⾥意思是chensiqi⽂件被root⽤户拥有，注意，是第⼀个root；
⽂件属组：这个⽂件所属的⽤户组，在这⾥是root⽤户组，是显⽰信息⾥的第⼆个root
⽂件⼤⼩：⽂件⼤⼩是35个字节
⽂件修改时间：这⾥的时间是该⽂件最后被更新（包括⽂件创建，内容更新，⽂件名更新等）的时间，可⽤如下命令查看⽂件的修改，访问，创建的时间
1.2 索引节点inode
1.2.1 inode 概述
硬盘要存储数据，⾸先要分区，然后格式化创建⽂件系统，最后挂载，才能存数据。

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（CentOS6.8）⽂件系统后，⼀般⽣成两部分：第⼀部分是Inode（很多个），第⼆部分是Block（很多个）。

这个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属性信息包括不限于⽂件⼤⼩，属主（⽤户），归属的⽤户组，⽂件权限，⽂件类型，修改时间，还包含指向⽂件实体的指针功能（inode节点--block的对应关系）等，但是，inode⾥⾯唯独不包含⽂件名本⾝
*⾝份证号 ==== inode号
⾝⾼体重三围有没有头发（属性）====inode*
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之间的关系见下图：
为了能让⼤家更形象的理解，我举个例⼦。

假如有⼀本书，存储设备和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要看的知识点的内容。

虽然不太恰当，但还是⽐较形象。

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；
【root@chensiqi /】# ls -i
上图第⼀列inode值259615；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，所以每个inode本⾝是有⼤⼩的，Centos5系列inode的默认⼤⼩是128字节，⽽Centos6系列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定下来的，格式化以后就⽆法更改inode⼤⼩，格式化前可以通过参数指定inode的⼤⼩，但是⼀般企业⼯作环境没这个需求。

不同Centos版本inode⼤⼩不同
查看⽂件系统inode总量以及剩余量
【root@chensiqi /】# df -i
查看磁盘使⽤量
[root@chensiqi /]# df -h
Inode:存放⽂件的属性+⽂件内容的位置（block的位置） df - l 查看使⽤量
Block：存放实际数据
1.2.2 企业案例模拟：
模拟磁盘满的情况
磁盘满的⼀个特征（no space left on device）
1.block 满了磁盘空间满了
2.inode 满了创建⼀个⽂件就需要⼀个inode
1.2.3 有关inode的⼩结
学会给阶段性的知识做⼩结是学好linux运维的好习惯。

1. 诞⽣：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
2. inode称为索引（⽬录）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block）
3. ext3/ext4 ⽂件系统的block 存放的是⽂件的实际内容（数据）。

4. inode是磁盘上的⼀块存储空间，CentOS6⾮启动分区inode默认⼤⼩256字节，CentOS5是128字节
5. 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。

6. 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。

7. ext3/ext4⽂件系统下，⼀个⽂件⾄少要占⽤⼀个inode和⼀个block。

（⽂件size⽐较⼤）
8. 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（⼈和⾝份证号）
9. 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，其他普通分区多为4K（CentOS6）
10. 如果⼀个⽂件很⼤（⾼清⼤⽚4G），需要占⽤多个block，如果⽂件很⼩（0.01k），⾄少占⼀个block，并且这个block的剩余空间就
浪费了，即⽆法在存储其他数据
1.2.4 有关Block的知识⼩结
1. 磁盘读取数据是按block为单位读取的
2. 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
3. 如果要提升磁盘I/O性能，那么就要尽可能⼀次性读取数据尽量的多。

4. ⼀个block只能存放⼀个⽂件的内容，⽆论内容多⼩。

如果block默认是4K⼤⼩，那么存放⼀个1K的⽂件，剩余3K就不能存放别的⽂
件，只能浪费了
5. Block并⾮越⼤越好。

Block太⼤对于存放⼩⽂件就会浪费磁盘空间，例如：1000K的⽂件，Block⼤⼩为4K，占⽤250个Block，如果
Block默认为1K，则需要占⽤1000个Block。

访问效率谁更⾼？消耗I/O分别为250次和1000次。

6. 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
7. 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
8. block太⼩，例如1K，⽂件都是1000K，消耗⼤量磁盘I/O
9. 企业⾥⽂件都会⽐较⼤（⼀般会⼤于4K），block设置⼤⼀些会提升磁盘访问效率。

10. ext3/ext4⽂件系统（CentOS5和CentOS6），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
Block块越⼤对于单个的⼩⽂件多（0.5K）的业务，会⾮常浪费空间，因为，⼀个⽂件⽆论多⼤都会必须占⽤⾄少⼀个
inode和⼀个block，磁盘读取数据是按Block为单位读取的，但是对于⼤⽂件，可以提升读取的效率，因为如果block太⼩，
就要读多个block，这样就消耗磁盘I/O，如果block⼤，则会读较少的aBlock就读完数据，从⽽减少磁盘I/O
Block块太⼩⼜会影响硬盘读取⼤⽂件数据的效率，Block块越⼩，同样存储⼀个⽂件就需要更多的Block，这样硬盘读取数
据时就要读取多个block，因此效率就越低。

Block分⼤了，浪费空间，分⼩了，影响磁盘读取性能
1.2.5 inode与block总的⼩结
1. 磁盘被分区格式化⽂件系统后，会分为inode和block两部分内容
2. inode存放⽂件的属性以及指向⽂件实体的指针（block的位置），⽂件名不在inode⾥，⼀般在上级⽬录的block⾥
3. 访问⽂件的过程，通过⽂件名（上⼀级⽬录的block）--->inode--->blocks
4. inode centos6⼀般情况默认⾮启动分区⼤⼩256B，block⼤⼩1，2，4K，默认是4K，注意，引导分区等特殊分区除外
5. 通过df -i 查看inode的数量及使⽤情况，dumpe2fs ／dev/sda3 查看inode及block的⼤⼩及数量
6. ⼀个⽂件⾄少要占⽤⼀个inode及⼀个block，多个⽂件可以占⽤同⼀个inode（硬链接），相同⽂件
7. 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
8. 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
9. 可以在格式化的时候改变inode及block的⼤⼩
1.2.6 企业⾯试题⼀：
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？
1K⽂件虽⼩，但是block⼀般默认4K，即使1K的数据也会占⽤4K⼤⼩，⽐如⼤家创建⼀个空⽂件，然后du -sk 看看⼤⼩是
多少。

（如果⼤家此时认为应该100000/4的话，那么你就掉坑了-_-!别忘了存储数据，消耗的不光是block还有
inode，inode默认只有256K（centos6），每个⽂件⾄少占⽤⼀个block的同时还会占⽤⼀个inode）
1M的数据他刚好能被4整除。

所以不会浪费空间,⼤约为100个左右，inode充⾜。

总上对于⼤⽂件⼀般inode是⾜够的，⼤⽂件基本也不会浪费空间，整除就可以；但是对于⼩⽂件来说，inode是不⾜够
的，因此能够存储的数量就是inode的数量
1.27 企业⾯试题⼆：
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？
磁盘没满但是不能卸乳⽂件，最可能的原因就是inode被耗尽了
企业⼯作中邮件临时队列/var/spool/clientmquene或/var/spool/postfix/maildrop这⾥很容易被⼤量⼩⽂件占满导致No space
left on device的错误。

clientmquene⽬录只有安装了sendmail服务，才会有，是sendmail的临时队列。

centos5.8默认就会
装sendmail，centos6默认没有sendmail，但是有postfix
1.3⽂件类型及⽂件扩展名
1.3.1 ⽂件类型介绍
windows扩展名让系统区分不同⽂件类型，扩展名错误导致⽂件⽆法打开。

linux通过扩展名让⼈区分⽂件类型，为了易读，错误也可以正常使⽤
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
1.3.2 Linux中的⽂件类型
对于这⾥我不想说太多，因为实在感觉对于实际应⽤意义不⼤，⼤家只需要知道通过ls -l查看⽬录的时候，
1，如果权限那⾥是-rw--r--r--，第⼀个字符是‘-’就代表是普通⽂件
2，如果第⼀个字符是d例如drw--r--r--.就代表是个⽂件夹
3，如果第⼀个字符是l例如lrw--r--r--，就代表是个软链接
1.3.3 软连接
软连接⽂件可通过：
ln -s 源⽂件名新⽂件名的⽅式来创建（如果不使⽤-s，则会创建硬链接，但不适合⽬录）
这个软连接和windows的快捷⽅式是相似的。

1.3.4 Linux下扩展名的作⽤
在linux中，虽然扩展名没什么意义，但是为了兼容windows，同时，便于我们⼤多数windows⽤户区分⽂件的不同，所以，我们还是习惯通过扩展名来表⽰不同⽂件的类型。

如下：
1. tar，tar.gz,tgz,zip,tar.bz表⽰压缩⽂件，创建命令⼀般为tar,gzip,unzip等
2. .sh表⽰shell脚本⽂件，通过shell语⾔开发的程序
3. .pl表⽰perl语⾔⽂件，通过perl语⾔开发的程序
4. .py表⽰python语⾔⽂件，通过python语⾔开发的程序
5. .html,.htm,.php,.jsp,.do表⽰⽹页语⾔的⽂件
6. .conf表⽰系统的配置⽂件
7. .rpm表⽰rpm安装包⽂件
1.4 知识扩展（企业实际经验）
问题： Linux⽂件系统如何选择？
通过综合使⽤多种标准⽂件系统Benchmarks对Ext3，Ext4，Reiserfs，XFS，JFS，Reiser4的性能测试对⽐，对不同应⽤选择合适的⽂件系统给出以下⽅案，供⼤家参考。

1. ⼤量⼩⽂件（LOSF，Lost of small files）I/O应⽤（如⼩图⽚）
Reiserfs（⾸选），Ext4⽂件系统适合这类负载特征，IO调度算法选择deadline，block size=4096，ext4关闭⽇志功能
reiserfs mount参数：-o defaults，async，noatime，nodiratime，notail，data=writeback
ext4 mount参数：-o defaults,async,noatime,nodiratime,data=writeback,barrier=0
关闭ext4⽇志：tune2fs -O^has_joumal /dev/sdXX
2.⼤⽂件I/O应⽤（如视频下载，流媒体）
EXT4⽂件系统适合此类负载特征，IO调度算法选择anticipatory，block size=4096，关闭⽇志功能，启⽤extent（default）mount参数：-o defaults，async，noatime,nodiratime,data=writeback,barrier=0
关闭ext4⽇志：tune2fs -O^has_joumal /dev/sdXX
3.SSD⽂件系统选择
EXT4/Reiserfs可以作为SSD⽂件系统，但未对SSD做优化，不能充分发挥SSD性能，并影响SSD使⽤时间
Btrfs对SSD作了优化，mount通过参数启⽤。

但Btrfs扔处于试验阶段，⽣产环境谨慎使⽤
JFFS2/Nilfs2/YAFFS是常⽤的flash file system，在嵌⼊式环境⼴泛应⽤，建议使⽤。

性能⽬前还未作测试评估
简单分析⼀下选择Reiserfs和ext4⽂件系统的原因
1、Reiserfs
　⼤量⼩⽂件访问，衡量指标是IOPS，⽂件系统性能瓶颈在于⽂件元数据操作、⽬录操作、数据寻址。

reiserfs对⼩⽂件作了优化，并使⽤B+ tree组织数据，加速了数据寻址，⼤⼤降低了open/create/delete/close等系统调⽤开销。

mount时指定
noatime,nodiratime,notail，减少不必要的inode操作，notail关闭tail package功能，以空间换取更⾼性能。

因此，对于随机的⼩I/O读写，reiserfs是很好的选择。

2、Ext4
　⼤⽂件顺序访问，衡量指标是IO吞吐量，⽂件系统性能瓶颈在于数据块布局(layout)、数据寻址。

Ext4对ext3主要作了两⽅⾯的优化:
⼀：是inode预分配。

这使得inode具有很好的局部性特征，同⼀⽬录⽂件inode尽量放在⼀起，加速了⽬录寻址与操作性能。

因此在⼩⽂件应⽤⽅⾯也具有很好的性能表现。

⼆：是extent/delay/multi的数据块分配策略。

这些策略使得⼤⽂件的数据块保持连续存储在磁盘上，数据寻址次数⼤⼤减少，显著提⾼I/O吞吐量。

因此，对于顺序⼤I/O读写，EXT4是很好的选择。

另外，XFS性能在⼤⽂件⽅⾯也相当不错。