為什麼要使用索引文件

A. 為什麼要引入索引分配方式其主要問題是什麼

索引節點，其英文為 Inode，是 Index Node 的縮寫。索引節點是整個 Linux
文件系統的基礎。存儲於文件系統上的任何文件都可以用索引節點來表示。舉一個例子來說，假設有一個老圖書館裡面有一本登記簿，上面記錄著館內的書名及存放

位置，比如在哪一間的第幾排存放著哪一本書，以及書的作者是誰。在這里，記錄著一本書的那一行就是索引節點。索引節點以同樣的方式來存儲對象，我們會在下
面學習。

在 Linux 系統中，文件系統主要分為兩部分，一部分為元數據（metadata），另一部分為數據本身。元數據，換句話說，就是「包含了與數據有關信息的數據」。索引節點就管理著文件系統中元數據的部分。

索引節點基礎知識

如上所述，文件系統中的任何一個文件或目錄都與一個索引節點相對應。每個索引節點都是一個數據結構，存儲著目標數據的如下信息：

文件大小（以位元組為單位）
（存放文件的）設備標識符
（文件所有者的）用戶標識符
用戶組標識符
文件模式（所有者、用戶組及其他人對於文件的讀取有怎樣的許可權）
擴展屬性（如 ACL）
文件讀取或修改的時間戳
鏈接數量（指向該文件的硬鏈接數，記住，軟鏈接不計算在內）
指向存儲該內容的磁碟區塊的指針
文件分類（是普通文件、目錄還是特殊區塊設備）
文件佔用的區塊數量

Linux 文件系統從來不存儲文件創建時間，許多人都不清楚這一點。

一個典型的索引數據看起來會是像下面這樣：

# stat 01

Size:Blocks:1816IO Block:4096regular file

Device:803h/2051dInode:Links:1

Access:(0644/-rw-r--r--)Uid:(0/root)Gid:(0/root)

Access:2012-09-0701:46:54.-0500

Modify:2012-04-2706:22:02.-0500

Change:2012-04-2706:22:02.-0500

索引節點是在何時並以怎樣的方式創建的？

索引節點的創建與正在使用的文件系統有關。一些文件系統在創建時就創建了索引節點，故其索引節點的數量有限。而一些如 JFS 和 XFS 等系統也在文件系統創建時創建索引節點，但使用動態節點分配，並按需擴大索引節點的數量，因此可以避免所有索引節點用完的情況。

當讀取文件時都發生了什麼？

當用戶試圖讀取文件或與該文件相關的信息時，他會使用文件名稱。但是，實質上這個文件名稱首先映射為存儲於目錄表中的索引點節號碼。通過該索引節點號碼又讀取到相對應的索引節點。索引節點號碼及相對應的索引節點存放於映射表（Inode table）中。

索引節點指針結構

上面已經解釋過，索引節點只存儲元數據信息，其中包括真正的數據存儲的區塊的信息。下面就來解釋一下索引節點指針結構。
如這篇維基網路上面的文章解釋的那樣，這個結構可能會有 11 到 13 個指針，但大多數文件系統會以 15 個指針的形式來存儲數據結構。這 15 個指針包括：

直接指向文件數據區塊的 12 個指針，稱為直接指針（direct pointer）。
一個單獨非直接指針（singly indirect pointer），指向一個由多個指針構成的區塊，後者的指針又指向文件數據區塊。
一個雙重非直接指針（doubly indirect pointer），指向一個由多個指針構成的區塊，後者的指針又指向一個由多個指針構成的區塊，這一區塊的指針又指向文件數據的區塊。
一個三重非直接指針（triply indirect pointer），指向一個由多個指針構成的區塊，後者的指針又指向一個由多個指針構成的區塊，其指針又指向另一個由多個指針構成的區塊，這一區塊的指針又指向文件數據的區塊。