"inode、block的概念"和"几个文件系统概念:geometry、sector 、block"

inode

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    提到inode，我们不得不先介绍硬盘的整体结构。硬盘中包含多个硬盘盘片，硬盘盘片为圆形，每个硬盘盘片都有一个可以读写的磁头(Head)，将这个磁头固定，使硬盘盘片旋转一周，所走轨迹就是磁道(Track)。硬盘内所有盘片的相同磁道号的集合成为磁柱(Cylinder)。每一磁道被划分成许多区域，每个区域叫一个扇区(Sector)。扇区是硬盘的最小存储物理量，一个扇区的存储容量大约是512字节(约0.5K)。

    知道了硬盘的大体结构之后，再来谈谈怎么进行硬盘分区。进行硬盘分割的最小单位是磁柱，分割完之后自然就是格式化(format)。在Linux中进行格式化必须考虑Block与inode，Block还好理解，它是磁盘可以记录的最小单位，是由数个扇区组成，所以大小通常为n*512Bytes，例如4K。

    那么inode是什么呢Block是记录文件内容的区域，inode则是记录该文件的属性及其放置在哪个Block之内的信息。所以，每个文件都会占用一个inode。当Linux系统要查找某个文件时，它会先搜索inode table找到这个文件的属性及数据存放地点，然后再查找数据存放的Block进而将数据取出。inode数量在一开始已被设定好，其设定方式通常是"硬盘大小/一个容量"，这个容量比Block大一些较佳，例如刚才将Block设为4K，那么这个容量可以设为8K左右。所以，一块1GB的硬盘如果以8K 大小划分它的inode数，则会有131072个inode。一个inode的大小为128Byte，这样，我们就可以清楚地知道，一个分区被格式化为一个文件系统之后，基本上它一定会有inode table与数据区域两大块，一个用来记录文件的属性信息与该文件存放的Block块，一个用来记录文件的内容。

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创建一个文件后，会同时创建一个inode和一个block，inode存放的是文件的属性信息，但是不包括文件名，并存放所对应数据所在的block块的地址的指针；block存放文件的数据，每个block最多存放一个文件，而当一个block存放不下的情况下，会占用下一个block。

      linux里文件的文件名、文件属性、文件内容是分别存储的：文件名存放在目录项（即dentry）中，文件属性存放在inode中，一般情况下，每个inode占用128Bity磁盘空间，文件内容存放在数据块中。

      block块可以用mkfs.ext3 -b来制定快的大小，每个block块最多可存放一个文件，所以一般block块的大小设置要根据我们服务器的应用了设置，如果这个服务器较多用来存放一些多的小文件，那就可以把block块的大小设置的小一些，不至于浪费空间，而当存放的都是大数据时就需要把block设置的大些，这样可以减少对磁盘block的读取次数，也可以减少inode的记录负担。

      block越大，inode越少，适合存储大文件的文件系统；block越小，inode越多，适合存储文件多而小的文件系统。

      系统运行时，inode和block会在修改后内存与磁盘做一个同步，我们用ls -li列出来的内容这是内存中的暂存，所以有时候系统非正常的关机会导致block和inode的不同步问题。

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几个文件系统概念：geometry、sector 、Block

一：geometry应该翻译为几何数据，其实就是指的CHS(Cylinder、Head、Sector/Track) 。C-Cylinder柱面数表示硬盘每面盘片上有几条磁道，编号从0开始，最大为1023，表示有1024个磁道(用10个二进制位存储)；H-Head磁头数表示硬盘总共有几个磁头，也就是几面盘片，编号从0开始，最大为255，表示有256个磁头(用8个二进制位存储)；S-Sector/Track扇区数表示每条磁道上有几个扇区，编号从1开始，最大为63，表示63个扇区(用6个二进制位存储)，每个扇区512字节，它是硬盘的最小存储单位。我们可以算一下：1024个柱面×63个扇区×256个磁头×512byte=8455716864byte。即通常的8.4GB(实际上应该是7.8GB左右)限制。实际上磁头数通常只用到255个(由汇编语言的寻址寄存器决定),即使把这3个字节按线性寻址，依然力不从心。当然现在的硬盘早就超过8.4GB了。

从大到小

H-Head（磁头）---》C-Cylinder（柱面数或者磁道数，即每个磁头的磁道数）------》S-Sector/Track（扇区，也就是每个磁道有多少扇区）--------》扇区大小（512bit）磁盘空间

      

二：除了CHS，我们还需要了解block，因为现在的硬盘早就不以CHS来设定了。不论我们的操作系统用的是哪一种 filesystem ，数据总是需要储存的吧！既然硬盘是用来储存数据的，想当然尔， 数据就必须写入硬盘啦！我们知道硬盘的最小储存单位是 sector ，不过数据所储存的最小单位并不是 sector 喔，因为用 sector 来储存太没有效率了。怎么说呢？因为一个 sector 只有 512 Bytes ，而磁头是一个一个 sector 的读取，也就是说，如果我的档案有 10 MBytes ，那么为了读这个档案， 我的磁头必须要进行读取 (I/O) 20480 次！

    为了克服这个效率上的困扰，所以就有逻辑区块( Block )的产生了！ 逻辑区块是在 partition 进行 filesystem 的格式化时， 所指定的『最小储存单位』，这个最小储存单位当然是架构在 sector 的大小上面( 因为 sector 为硬盘的最小物理储存单位啊！ )，所以啦， Block 的大小为 sector 的 2 的次方倍数。此时，磁头一次可以读取一个 block ，如果假设我们在格式化的时候，指定 Block 为 4 KBytes ( 亦即由连续的八个 sector 所构成一个 block )，那么同样一个 10 MBytes 的档案， 磁头要读取的次数则大幅降为 2560 次，这个时候可就大大的增加档案的读取效能啦！

不过，Block 单位的规划并不是越大越好！怎么说呢？因为一个 Block 最多仅能容纳一个档案 ！这有什么问题呢？举例来说好了，假如您的 Block 规划为 4 KBytes ，而您有一个档案大小为 0.1 KBytes ，这个小档案将占用掉一个 Block 的空间，也就是说，该 Block 虽然可以容纳 4 Kbytes 的容量，然而由于档案只占用了 0.1 Kbytes ，所以，实际上剩下的 3.9 KBytes 是不能再被使用了，所以，在考虑 Block 的规划时，需要同时考虑到：

    档案读取的效能

    档案大小可能造成的硬盘空间浪费

因此，在规划您的磁盘时，需要留意到您主机的用途来进行规划较佳！例如 BBS 主机由于文章较短， 也就是说档案较小，那么 Block 小一点的好；而如果您的主机主要用在储存大容量的档案， 那么考虑到效能，当然 Block 理论上，规划的大一点会比较妥当啦！ 

举例来说，我们可以用 tune2fs 来查看系统逻辑分区块的大小：

[WEB01~]# tune2fs -l /dev/sda3|grep Block

Block count:              15488668

Block size:               4096

Blocks per group:         32768

Block size:               4096

表示：4096B = 4K  (默认)

(15488668 * 4096 B) / 1024 K /1024 M /1024 G

15488668*4096/1024/1024/1024 = 59.08G

核对：

fw00:~# df -h

Filesystem            Size  Used Avail Use% Mounted on

/dev/sda3              59G  4.5G   51G   9% /

然而，vmstat 中块的大小则表示扇区:

vmstat 中的 io/bi bo 的单位也是块，但是它不是操作系统里的那个块，这个块表示物理磁盘的块（sector），即扇区，每个扇区 512 字节.