linux day 5

一、inode是什么？

理解inode，要从文件储存说起。

文件储存在硬盘上，硬盘的最小存储单位叫做"扇区"（Sector）。每个扇区储存512字节（相当于0.5KB）。

操作系统读取硬盘的时候，不会一个个扇区地读取，这样效率太低，而是一次性连续读取多个扇区，即一次性读取一个"块"（block）。这种由多个扇区组成的"块"，是文件存取的最小单位。"块"的大小，最常见的是4KB，即连续八个 sector组成一个 block。

文件数据都储存在"块"中，那么很显然，我们还必须找到一个地方储存文件的元信息，比如文件的创建者、文件的创建日期、文件的大小等等。这种储存文件元信息的区域就叫做inode，中文译名为"索引节点"。

二、inode的内容（类×××)

inode包含文件的元信息，具体来说有以下内容：

　　* 文件的字节数

　　* 文件拥有者的User ID

　　* 文件的Group ID

　　* 文件的读、写、执行权限

　　* 文件的时间戳，共有三个：ctime指inode上一次变动的时间，mtime指文件内容上一次变动的时间，atime指文件上一次打开的时间。

　　* 链接数，即有多少文件名指向这个inode

　　* 文件数据block的位置

可以用stat命令，查看某个文件的inode信息：

stat example.txt

ls -i 也可以

总之，除了文件名以外的所有文件信息，都存在inode之中。至于为什么没有文件名，下文会有详细解释。

三、inode的大小

inode也会消耗硬盘空间，所以硬盘格式化的时候，操作系统自动将硬盘分成两个区域。一个是数据区，存放文件数据；另一个是inode区（inode table），存放inode所包含的信息。

每个inode节点的大小，一般是128字节或256字节。inode节点的总数，在格式化时就给定，一般是每1KB或每2KB就设置一个inode。假定在一块1GB的硬盘中，每个inode节点的大小为128字节，每1KB就设置一个inode，那么inode table的大小就会达到128MB，占整块硬盘的12.8%。

查看每个硬盘分区的inode总数和已经使用的数量，可以使用df命令。

df -i

• [root@Centos7 ~]# df -i

• Filesystem      Inodes  IUsed   IFree IUse% Mounted on

• /dev/sda2      9764864 116466 9648398    2% /

• devtmpfs        121540    399  121141    1% /dev

• tmpfs           125170      7  125163    1% /dev/shm

• tmpfs           125170    544  124626    1% /run

• tmpfs           125170     13  125157    1% /sys/fs/cgroup

• /dev/sda5      9764864    407 9764457    1% /testdir

• /dev/sda1       194560    330  194230    1% /boot

• tmpfs           125170     20  125150    1% /run/user/0

• /dev/sr0             0      0       0     - /run/media/root/CentOS 7 x86_64

•  

四、inode号码

每个inode都有一个号码，操作系统用inode号码来识别不同的文件。

这里值得重复一遍，Unix/Linux系统内部不使用文件名，而使用inode号码来识别文件。对于系统来说，文件名只是inode号码便于识别的别称或者绰号。表面上，用户通过文件名，打开文件。实际上，系统内部这个过程分成三步：首先，系统找到这个文件名对应的inode号码；其次，通过inode号码，获取inode信息；最后，根据inode信息，找到文件数据所在的block，读出数据。

使用ls -i命令，可以看到文件名对应的inode号码：

ls -i example.txt

五、目录文件

Unix/Linux系统中，目录（directory）也是一种文件。打开目录，实际上就是打开目录文件。

目录文件的结构非常简单，就是一系列目录项（dirent）的列表。每个目录项，由两部分组成：所包含文件的文件名，以及该文件名对应的inode号码。

ls命令只列出目录文件中的所有文件名：

ls /etc

ls -i命令列出整个目录文件，即文件名和inode号码：

ls -i /etc

如果要查看文件的详细信息，就必须根据inode号码，访问inode节点，读取信息。ls -l命令列出文件的详细信息。

ls -l /etc

• [root@Centos7 ~]# ls -i1 .

• 55384276 anaconda-ks.cfg

• 54743278 bc

• 37164385 Desktop

• 37164387 Documents

• 54734383 Downloads

• 54743275 file1

• 54743281 -h

• 54733040 initial-setup-ks.cfg

• 54734384 Music

•  2299299 Pictures

• 20056208 Public

•  2299298 Templates

• 54743288 tr

• 20056227 Videos

• 54743273 xx

• 54743273 xx1

• 54743289 xx2

六、硬链接

一般情况下，文件名和inode号码是"一一对应"关系，每个inode号码对应一个文件名。但是，Unix/Linux系统允许，多个文件名指向同一个inode号码。这意味着，可以用不同的文件名访问同样的内容；对文件内容进行修改，会影响到所有文件名；但是，删除一个文件名，不影响另一个文件名的访问。这种情况就被称为"硬链接"（hard link）。

ln命令可以创建硬链接：

ln 源文件 目标文件

运行上面这条命令以后，源文件与目标文件的inode号码相同，都指向同一个inode。inode信息中有一项叫做"链接数"，记录指向该inode的文件名总数，这时就会增加1。反过来，删除一个文件名，就会使得inode节点中的"链接数"减1。当这个值减到0，表明没有文件名指向这个inode，系统就会回收这个inode号码，以及其所对应block区域。

这里顺便说一下目录文件的"链接数"。创建目录时，默认会生成两个目录项："."和".."。前者的inode号码就是当前目录的inode号码，等同于当前目录的"硬链接"；后者的inode号码就是当前目录的父目录的inode号码，等同于父目录的"硬链接"。所以，任何一个目录的"硬链接"总数，总是等于2加上它的子目录总数（含隐藏目录）,这里的2是父目录对其的“硬链接”和当前目录下的".硬链接“。

七、软链接

除了硬链接以外，还有一种特殊情况。文件A和文件B的inode号码虽然不一样，但是文件A的内容是文件B的路径。读取文件A时，系统会自动将访问者导向文件B。因此，无论打开哪一个文件，最终读取的都是文件B。这时，文件A就称为文件B的"软链接"（soft link）或者"符号链接（symbolic link）。

这意味着，文件A依赖于文件B而存在，如果删除了文件B，打开文件A就会报错："No such file or directory"。这是软链接与硬链接最大的不同：文件A指向文件B的文件名，而不是文件B的inode号码，文件B的inode"链接数"不会因此发生变化。

ln -s命令可以创建软链接。

ln -s 源文文件或目录 目标文件或目录

ln -s (相对于要软连接的文件的路径) （软连接所在路径）

例如

1. [root@Centos7 ~]# ln -s ../root/xx /testdir/f2

2. [root@Centos7 ~]# ls /testdir/f2

3. /testdir/f2

4. [root@Centos7 testdir]# ll

5. total 4

6. -rw-r--r--. 1 root root 141 Jul 29 15:22 dd

7. lrwxrwxrwx. 1 root root  10 Jul 29 10:24 f1 -> ../root/xx

8. lrwxrwxrwx. 1 root root  10 Jul 29 20:45 f2 -> ../root/xx

八、inode的特殊作用

由于inode号码与文件名分离，这种机制导致了一些Unix/Linux系统特有的现象。

　　1. 有时，文件名包含特殊字符，无法正常删除。这时，直接删除inode节点，就能起到删除文件的作用。（此处未学）

　　2. 移动文件或重命名文件，只是改变文件名，不影响inode号码。

　　3. 打开一个文件以后，系统就以inode号码来识别这个文件，不再考虑文件名。因此，通常来说，系统无法从inode号码得知文件名。

第3点使得软件更新变得简单，可以在不关闭软件的情况下进行更新，不需要重启。因为系统通过inode号码，识别运行中的文件，不通过文件名。更新的时候，新版文件以同样的文件名，生成一个新的inode，不会影响到运行中的文件。等到下一次运行这个软件的时候，文件名就自动指向新版文件，旧版文件的inode则被回收。

查看文件类型：

file

-b 列出文件辨识结果时，不显示文件名称

-c 详细显示指令执行过程，便于排错或分析程序执行 （略）

-f 列出文件中文件名的文件类型

[root@Centos7 testdir]# file -f hh.txt

/etc/issue: ASCII text

/dev/zero:  character special

/testdir:   directory

/xxx:       cannot open (No such file or directory)

-F 使用指定分隔符号替换输出文件名后默认的“：”分隔符

[root@Centos7 testdir]# file -F"****" -f hh.txt

/etc/issue**** ASCII text

/dev/zero****  character special

/testdir****   directory

/xxx****       cannot open (No such file or directory)

-i 输出mime类型的字符串  （编码机制 是用什么写的）

-L 产看对应软连接对应文件的文件类型

-z 尝试去解读压缩文件的内容

--help 显示命令帮助

标准 I/O 和 管道

程序： 指令+数据

读入数据： Input

输出数据： Output

linux 给程序提供三种 I/O 设备

标准输入（ Stdin ） 0 默认接受来自键盘的输入

标准输出（ Stdout ）1 默认输出到终端窗口

标准错误（ Stderr ）2 默认输出到终端窗口

I/O 重定向：改变默认位置

把输出和错误重新定向到文件

Stdout 和 Stderr 可以被重定向到文件：

命令   操作符号  文件名

支持的操作符号包括：

> 把 Stdout 重定向到文件

2> 把 Stderr 重定向到文件

&> 把所有输出重定向到文件

[root@Centos7 testdir]# (ls;pwd) > fi

[root@Centos7 testdir]# cat fi

f1

fi

hh.txt

/testdir

> 文件内容会被覆盖

# set -C ：禁止将内容覆盖已有文件，但可最佳强制覆盖： >|

# set C : 允许覆盖

>>原有内容基础上，追加内容

把输出和错误重新定向到文件

2> : 覆盖重定向错误输出数据流

2>>: 追加重定向错误输出数据流

合并 标准输出 和 错误输出 为同一个数据流进行重定向：

&> : 覆盖重定向

&>>: 追加重定向

command > /path/to/file.out 2>&1

command >> /path/to/file.out 2>>&1

find /etc -name passwd 2> /dev/null

合并命令 stdout

（command ； command） >  all.txt

tr命令

tr - 转换和删除字符

tr [option]  set1 [set2]

选项 ：

-c  取字符集的补集

-d  删除所有属于第一字符集的字符

-s  把连续重复的字符以单独一个字符表示

-t  先删除第一字符集第二字符集多出的字符

使用 < 来重定向标准输入

某些命令能够接受文件中导入的stdin

$ tr 'a-z' 'A-Z' < /etc/issue

该命令会把 /etc/issue 中的小写字符都转换成大写字符

tr -d abc < /etc/fstab 删除fstab文件中的所有abc

例如

[root@Centos7 testdir]# echo abc2abc3aabb3bbcc4cba > f1

[root@Centos7 testdir]# cat f1

abc2abc3aabb3bbcc4cba

[root@Centos7 testdir]# tr -d abc < /testdir/f1

2334

# cat > filea

hello

sfaslfkaslfa

sadffs

按ctrl+d离开， 可以使用文件来代替键盘的输入

# cat > filea < fileb   把 fileb 的内容 读到 filea

[root@Centos7 testdir]# echo xxx > 11

[root@Centos7 testdir]# echo yyx > 22

[root@Centos7 testdir]# cat > 11 < 22

[root@Centos7 testdir]# cat 11 22

yyx

yyx

把 多行发给 sstdin

使用 “  <<终止词  ” 命令从键盘把多行重导向给 stdin

这里的end 是终止词 随意设

$ mail -s "Please call" 对方有户名 << end

>hi

>·whoami·id -nu

>please give me a call when you get in.

>

>wo

>end

管道

用来连接命令

命令1 | 命令2 |命令3

stderr 默认不能通过管道转发， 可利用 2>&1 或 |& 实现

ls | tr 'a-z' 'A-Z'

less : 一页一页产看输入

$ls-l /etc | less

mail : 通过电子邮件发送输入

$echo "test email" | mail -s "test" username

lpr  : 把输入发送给打印机

$echo "test print" | lpr -P printer_name

tee 命令

[root@Centos7 testdir]# ls | tee ii.txt | tr 'a-z' 'A-Z'

F1

II.TXT

K

[root@Centos7 testdir]# ls | tee ii.txt

f1

ii.txt

k

把 命令 保存到文件中 还可以查看其内容

练习题

1，将/etc/issue文件中的内容转换成打邂逅保存到/tmp/issue.out中

[root@Centos7 testdir]# cat /etc/issue | tr 'a-z' 'A-Z'> /testdir/xx

[root@Centos7 testdir]# cat xx

\S

KERNEL \R ON AN \M

THE HOSTNAME IS \N

LOGIN TERMINAL IS \L

THE TIME IS \T

2，将当前系统登录用户的信息转换成大写后保存到/tmp/who.out

[root@Centos7 testdir]# w | tr 'a-z' 'A-Z'> /testdir/xx.xx

[root@Centos7 testdir]# cat xx.xx

14:04:47 UP  3:11,  3 USERS,  LOAD AVERAGE: 0.00, 0.01, 0.05

USER     TTY      FROM             LOGIN@   IDLE   JCPU   PCPU WHAT

ROOT     :0       :0               10:54   ?XDM?   1:58   0.40S GDM-SESSION-WORKER [PAM/GDM-AUTOLOGIN]

ROOT     PTS/0    :0               10:55    3:09M  0.06S  0.06S /BIN/BASH

ROOT     PTS/1    10.1.250.42      10:56    7.00S  0.84S  0.06S W

3，一个linux用户给root发邮件，要求邮件标题为“help”，邮件内容 HELLo，i am 用户名 ，the system version is here, please help me to chech it , thanks!

[xhb88@Centos7 ~]$ mail -s "help" root  << eof

hi

i am `whoami`

the system version is here, please help me to chech it , thanks!

eof

4，将/root下文件列表 显示成一行，并文件名之间用空格隔开

[root@Centos7 testdir]# ls -1 /root | tr '\n' ' '

anaconda-ks.cfg bc Desktop Documents Downloads file1 -h initial-setup-ks.cfg Music Pictures Public Templates tr Videos xx xx1 xx2

5，file1文件内容为： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10计算出所有数字的总和

[root@Centos7 testdir]# echo "1 2 3 4 5 6 7 8 9 10" > xx

[root@Centos7 testdir]# cat xx

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

[root@Centos7 testdir]# cat xx | tr ' ' '+' | bc

55

6，处理字符串 xt.l 1 jr#!$mn 2 c*/fe 3 uz 4,只保留其中的数字

[root@Centos7 testdir]# cat kkkk

xt.l 1 jr#!$mn 2 c*/fe 3 uz 4

[root@Centos7 testdir]# cat kkkk | tr -d [^[:alpha:]] | tr -d [^[:punct:]]

1  2  3  4