iノード(index)

2024年10月20日 2024年10月20日

KoAN

iノードとは？

iノードとは、ファイルやディレクトリに関する情報を保持するデータ構造です。具体的には、以下のようなメタデータを管理します。

ファイルの種類（通常ファイル、ディレクトリ、シンボリックリンクなど）
ファイルサイズ
パーミッション（アクセス権）
所有者（ユーザーIDおよびグループID）
タイムスタンプ（最後にアクセス、変更、修正された日時）
データブロックへのポインタ（実際のファイルデータが保存されているブロックへの参照）
ハードリンクの数

このように、iノードにはファイル名を除くファイルに関する重要な情報がすべて格納されています。

iノードとファイルシステムの関係

Linuxのファイルシステムは、主に2つの要素で構成されています。1つはiノード、もう1つはデータブロックです。

iノード: メタデータを管理する。
データブロック: ファイルの実際のデータを格納する領域。

ファイルが作成されると、ファイルシステム内でiノードが割り当てられ、そのiノードによってファイルが管理されます。iノードには、ファイルデータが保存されているデータブロックへの参照が含まれており、この参照を元にファイルの内容にアクセスします。

iノード番号

iノードには、それぞれ固有の番号が割り当てられています。このiノード番号によってファイルシステム内のファイルやディレクトリが識別されます。ファイル名はあくまでファイルシステム内でのラベルにすぎず、ファイルシステムはiノード番号を使ってファイルの実体を管理しています。

iノードに関連するコマンド

iノード番号の確認

ls -i コマンドを使用して、ファイルやディレクトリのiノード番号を確認することができます。

# ls -l
1234567 file1.txt
1234568 file2.txt

上記の例では、file1.txt のiノード番号は1234567です。

ファイルのiノード情報の表示

stat コマンドを使用すると、ファイルやディレクトリに関する詳細なiノード情報を確認することができます。

$ stat file1.txt

出力例：

 File: ‘file1.txt’
  Size: 2048       Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: 802h/2050d   Inode: 1234567    Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: ( 1000/  user)   Gid: ( 1000/  user)
Access: 2024-09-01 12:34:56.000000000 +0000
Modify: 2024-09-01 12:30:00.000000000 +0000
Change: 2024-09-01 12:35:00.000000000 +0000

ここで、iノード番号や所有者、パーミッションなどの詳細が確認できます。

iノードの制限

ファイルシステムには、使用できるiノードの数に制限があります。新しいファイルを作成する際には、iノードとデータブロックの両方が必要になりますが、iノードの数が尽きるとファイルの作成ができなくなります。

iノードの使用状況を確認するには、df -i コマンドを使用します。

df -i

ハードリンクとiノード

ハードリンクとは、同じiノード番号を指す複数のファイルを作成することです。ハードリンクを作成することで、異なるファイル名が同じデータを参照するようになります。

ハードリンクを作成するには、ln コマンドを使用します。

$ ln file1.txt file2.txt

このコマンドにより、file2.txt が file1.txt と同じiノードを指すハードリンクとして作成されます。

iノードの利点と制限

利点

効率的なファイル管理: iノードを使うことで、ファイルシステムはファイルのメタデータと実データを分けて管理でき、柔軟で効率的な管理が可能になります。
ハードリンクによるファイル共有: 同じiノード番号を指すハードリンクを作成することで、ファイルのデータを複数の場所から参照できるようになります。

制限

iノードの不足: ファイルシステムには、あらかじめ設定されたiノードの数が存在します。この数に達すると、新しいファイルの作成ができなくなります。
複雑なリンク構造: ハードリンクやシンボリックリンクが多用されると、ファイルシステムの構造が複雑化し、管理が困難になることがあります。

まとめ

LinuxやUNIXのファイルシステムにおいて、iノードは非常に重要な役割を果たしています。iノードを理解することで、ファイルシステムの構造や動作を深く理解でき、ファイル管理がより効率的になります。iノードの数に制限があることや、ハードリンクによるファイル共有の仕組みも知っておくべき重要なポイントです。