Index Node Was ist ein Inode?

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Ein Inode ist eine grundlegende Datenstruktur von Dateisystemen unixartiger Betriebssysteme. Jede Datei und jedes Verzeichnis ist durch einen eindeutigen Inode referenziert. In einem Inode einer Datei sind die Metadaten und die Verweise auf die Speicherblöcke mit den tatsächlichen Daten gespeichert.

Inode ist die Kurzbezeichnung für „Index Node“. Bei einem Inode handelt es sich um eine grundlegende Datenstruktur, mit der unixartige Betriebssysteme wie Linux Verzeichnisse und Dateien auf Dateisystemen verwalten. So basieren beispielsweise alle ext-Dateisysteme auf der Inode-Datenstruktur. Auch macOS verwendet die Inode-Datenstruktur.

Die Verzeichnisse und Dateien sind jeweils über einen Inode mit eindeutiger Nummer referenziert. Ein Verzeichnis ist selbst eine über einen Inode referenzierte Datei, die eine Liste von Inodes und zugehörigen Verzeichnis- oder Dateinamen enthält. Über einen Inode lassen sich die Eigenschaften von Dateien und Verzeichnissen festlegen und die zugehörigen Daten ausfindig machen.

Die Inode-Datenstruktur unterscheidet sich teils deutlich von der Struktur von Dateisystemen anderer Betriebssysteme wie Windows und NTFS oder FAT. Viele dieser Strukturen speichern die Metadaten einer Datei nicht wie bei Inodes getrennt, sondern in der Datei selbst.

Inode-Funktionsprinzip, Inhalte und Merkmale

Das Grundprinzip der Inode-Datenstruktur ist, dass die Metadaten und die eigentlichen Daten einer Datei getrennt sind. Ein Inode enthält Metadaten wie Dateigröße, Eigentum (Benutzer, Gruppen, Eigentümer), Berechtigungen (Lesen, Schreiben, Ausführen), Zeitstempel (Erstellung, Änderung, Zugriff), Anzahl der Links, Versionsnummer und andere sowie den Verweis auf die Datenblockplätze einer Festplatte, auf der die eigentlichen Daten der Datei gespeichert sind. Datei- oder Verzeichnisnamen selbst sind in einem Inode nicht gespeichert.

Namenseinträge in Verzeichnissen verweisen auf Inodes. Das Inhaltsverzeichnis eines Dateisystems ist die Inode-Liste. Dabei fungieren die Inodes als eine Art Dateiköpfe. Jedes Verzeichnis und jede Datei sind durch einen Inode mit einer eindeutigen Nummer referenziert. Ein Dateisystem hat eine feste Anzahl an Inodes, die beim Anlegen des Dateisystems festgelegt wird. Ist die Anzahl an Inodes erschöpft, lassen sich keine Verzeichnisse oder Dateien mehr speichern.

Die Anzahl der Inodes ist in der Regel durch die Größe der Partition und die erwartete Verwendung des Dateisystems bestimmt. Größe, Anzahl und Lage der Inodes sind im sogenannten Superblock eines Dateisystems gespeichert. Die Inodes selbst sind durchnummeriert und in einem durchgehenden Bereich gespeichert.

Beispiel für einen Dateizugriff über einen Inode

Zur Veranschaulichung des Inode-Prinzips im Folgenden ein etwas vereinfacht dargestelltes Beispiel für einen Dateizugriff über Inodes.

Eine Anwendung oder ein Prozess möchte über einen bestimmten Pfad- und Dateinamen auf eine Datei in einem vorgegebenen Verzeichnis zugreifen. Zunächst lassen sich über den Superblock die Position und die Länge jedes Inodes in Erfahrung bringen. Als Erstes wird der Inode des Wurzelverzeichnisses geöffnet. Über die Verweise auf die Inodes entsprechender Unterverzeichnisse kann der Inode des Verzeichnisses der gesuchten Datei gelesen werden. Der Inode enthält die Verknüpfung des gesuchten Dateinamens mit einem eindeutigen Inode. So lässt sich über den Dateinamen der Inode der gewünschten Datei finden und öffnen. Über diesen Inode erhält der Prozess oder die Anwendung die Metadaten der Datei und über den Verweis auf die zugehörigen Speicherblöcke den eigentlichen Dateiinhalt.

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