inode 是否实际上指向磁盘中的地址？

Question

Linux 文件系统中的 inode 是如何实际指向磁盘上的一个块的？它是否包含一个从 0 指向 2^63 - 1 的 64 位可寻址数字？还是在 inode 结构和实际磁盘地址之间有一层？

Answer 1

答案是视情况而定。

不同的文件系统以不同的方式存储 inode 信息。如果大小足够小，有些会将实际文件内容存储在 inode 结构中，有些会将虚拟或实际块编号存储为 32 或 64 位数字，有时甚至是另一种编码，有些会将偏移存储到磁盘空间中，大多数将存储更复杂的信息来处理跨越许多块的大文件...

你可以在网上找到各种文件系统的详细信息，了解文件系统性能非常有趣。

享受吧！

Answer 2

正如osdev wiki for ext2 inodes 所说：

像块一样，每个 inode 都有一个数字地址。需要特别注意的是，与块地址不同，inode 地址从 1 开始。

每个 inode 包含 12 个直接指针、一个单间接指针、一个双重间接块指针和一个三重间接指针。直接空间“溢出”到单间接空间，后者溢出到双重间接空间，后者溢出到三间接空间。

直接块指针：有 12 个直接块指针。如果有效，则该值非零。每个指针都是包含此 inode 数据的块的块地址。

单个间接块指针：如果一个文件需要超过 12 个块，则分配一个单独的块来存储存储其内容所需的剩余数据块的块地址。这个单独的块被称为间接块，因为它在 inode 和它的数据之间增加了一个额外的步骤（间接级别）。块中存储的块地址都是32位的，该块中存储地址的容量是块大小的函数。这个间接块的地址存储在“Singly Indirect Block Pointer”字段的inode中。

双间接块指针：如果文件的块数超过 12 个直接指针和间接块的容量，则使用双间接块。双间接块是上述间接块的扩展，只是现在我们在 inode 和数据块之间有两个中间块。 inode 结构有一个“双重间接块指针”字段，如果需要，它会指向这个块。

三重间接块指针：最后，如果文件需要更多空间，它可以使用三重间接块。同样，这是双重间接块的扩展。因此，三重间接块包含双间接块的地址，其中包含单个间接块的地址，其中包含数据块的地址。 inode 结构有一个“Triply Indirect Block Pointer”字段，它指向这个块（如果存在）。

您可能知道在 VFS 中使用的 linux 中有一个逻辑 inode。
VFS inode 数据结构保存有关磁盘上文件或目录的信息。

struct inode {
    kdev_t                       i_dev;
    unsigned long                i_ino;
    umode_t                      i_mode;
    nlink_t                      i_nlink;
    uid_t                        i_uid;
    gid_t                        i_gid;
    kdev_t                       i_rdev;
    off_t                        i_size;
    time_t                       i_atime;
    time_t                       i_mtime;
    time_t                       i_ctime;
    unsigned long                i_blksize;
    unsigned long                i_blocks;
    unsigned long                i_version;
    unsigned long                i_nrpages;
    struct semaphore             i_sem;
    struct inode_operations      *i_op;
    struct super_block           *i_sb;
    struct wait_queue            *i_wait;
    struct file_lock             *i_flock;
    struct vm_area_struct        *i_mmap;
    struct page                  *i_pages;
    struct dquot                 *i_dquot[MAXQUOTAS];
    struct inode                 *i_next, *i_prev;
    struct inode                 *i_hash_next, *i_hash_prev;
    struct inode                 *i_bound_to, *i_bound_by;
    struct inode                 *i_mount;
    unsigned short               i_count;
    unsigned short               i_flags;
    unsigned char                i_lock;
    unsigned char                i_dirt;
    unsigned char                i_pipe;
    unsigned char                i_sock;
    unsigned char                i_seek;
    unsigned char                i_update;
    unsigned short               i_writecount;
    union {
        struct pipe_inode_info   pipe_i;
        struct minix_inode_info  minix_i;
        struct ext_inode_info    ext_i;
        struct ext2_inode_info   ext2_i;
        struct hpfs_inode_info   hpfs_i;
        struct msdos_inode_info  msdos_i;
        struct umsdos_inode_info umsdos_i;
        struct iso_inode_info    isofs_i;
        struct nfs_inode_info    nfs_i;
        struct xiafs_inode_info  xiafs_i;
        struct sysv_inode_info   sysv_i;
        struct affs_inode_info   affs_i;
        struct ufs_inode_info    ufs_i;
        struct socket            socket_i;
        void                     *generic_ip;
    } u;
};

Answer 3

对于 ext4 fs，请 参考https://ext4.wiki.kernel.org/index.php/Ext4_Disk_Layout

根据我对 ext4 的理解，磁盘分为多个块。存储在 inode 中的地址基本上是块号。所以，实际地址是block_number*block_size。

"一般情况下，块大小为 4KiB（与 x86 上的页面大小和块层的默认块大小相同），但实际大小计算为 2 ^ (10 + sb.s_log_block_size) 字节"

谢谢