Linux的i节点（inode） 和 数据块（Block）相关操作详解

一、i节点（inode）操作

1. 基础概念

• i节点：存储文件元数据（权限、大小、时间戳、所有者等），不包含文件名或实际内容。每个文件/目录对应唯一 i节点号（inode number）。
• 与文件名关系：文件名通过目录项（文件名 → i节点号）映射到 i节点。删除文件实质是删除目录项，i节点仅当硬链接计数归零时释放。

2. 常用命令

3. 高级操作

• 硬链接 vs 软链接：

  特性	硬链接 (ln src link)	软链接 (ln -s target link)
  i节点共享	✅ 与源文件相同	❌ 独立 i节点
  跨文件系统	❌ 不支持	✅ 支持
  源文件删除	仍可通过硬链接访问	链接失效（悬空）
  目录支持	❌ 通常无效	✅ 支持

• 恢复误删文件：

  sudo debugfs -R 'ncheck <inode>' /dev/sda1  # 根据 i节点号找回文件（需数据块未被覆盖）
  

二、数据块（Block）操作

1. 基础概念

• 数据块：存储文件实际内容的最小单位（通常 4KB），由 i节点中的指针定位。
• 碎片问题：文件频繁修改可能导致数据块分散，降低读写效率（ext4 通过预分配空间优化）。

2. dd 命令详解（块级操作）

• 核心功能：直接读写设备/文件的数据块，支持转换、备份、克隆等。

• 常用选项：

  选项	作用	示例
  if=<文件>	输入源（如 /dev/sda）	if=/dev/zero（生成零数据）
  of=<文件>	输出目标（如 /dev/sdb）	of=disk.img（备份为镜像）
  bs=<大小>	块大小（如 4M）	bs=1M 加速大文件处理
  count=<N>	复制块数量	count=1024 复制 1024 个块
  conv=<参数>	数据转换（如 noerror,sync）	忽略错误并用零填充坏块

• 典型场景：

  # 1. 磁盘克隆（覆盖目标！）
  sudo dd if=/dev/sda of=/dev/sdb bs=4M status=progress# 2. 备份到镜像文件
  sudo dd if=/dev/sda of=backup.img bs=4M# 3. 恢复损坏磁盘数据
  sudo dd if=/dev/sda of=/dev/sdb conv=noerror,sync bs=4M# 4. 测试磁盘速度
  dd if=/dev/zero of=testfile bs=1G count=1 oflag=direct  # 测试写入速度
  dd if=testfile of=/dev/null bs=1G iflag=direct          # 测试读取速度
  

三、关键注意事项

1. i节点耗尽处理：

   • 清理小文件或重新格式化并指定 i节点数量：

     mkfs.ext4 -N 2000000 /dev/sda1  # 分配 200 万个 i节点
     

2. dd 操作风险：

   • 误操作可能永久覆盖数据！务必确认 if/of 参数正确。
   • 建议先使用 status=progress 监控进度。

3. 文件碎片分析：

   filefrag -v file.txt  # 显示数据块物理分布（连续块越少碎片越多）
   

四、命令对比速查表

完整原理及案例可参考：https://blog.csdn.net/lianghudream/article/details/149586089 和 https://blog.csdn.net/yangchuang111213/article/details/146388169。对底层操作（如 debugfs）务必提前备份数据！