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inode - 파일 아이노드 정보

각 파일에는 그 파일에 대한 메타데이터를 담은 아이노드(inode)가 있다. stat 구조체를 반환하는 stat(2)을 (또는 유사 호출을) 이용해서, 또는 statx 구조체를 반환하는 statx(2)를 이용해서 응용에서 그 메타정보를 얻을 수 있다.

다음은 일반적으로 파일 아이노드 내에 있거나 연계돼 있는 정보들의 목록이다. stat(2) 및 statx(2)에서 반환하는 대응 구조체 필드의 이름이 적혀 있다.

아이노드가 위치한 장치

stat.st_dev. statx.stx_dev_minor 및 statx.stx_dev_major.

각 아이노드는 (연관된 파일과 마찬가지로) 어떤 장치 상의 파일 시스템에 위치한다. (일반적 장치 분류를 나타내는) 주 ID와 (그 일반 분류 내에서 특정 인스턴스를 나타내는) 부 ID의 조합으로 그 장치를 식별한다.

아이노드 번호

stat.st_ino. statx.stx_ino.

파일 시스템의 각 파일에는 고유한 아이노드 번호가 있다. 아이노드 번호는 한 파일 시스템 내에서만 유일성이 보장된다. (즉 다른 파일 시스템에서 같은 아이노드 번호를 쓸 수 있으며, 그래서 하드 링크가 파일 시스템 경계를 넘어갈 수 없다.) 이 필드는 파일의 아이노드 번호를 담고 있다.

파일 종류 및 모드

stat.st_mode. statx.stx_mode.

아래의 파일 종류 및 모드 설명 참고.

링크 수

stat.st_nlink. statx.stx_nlink.

이 필드는 파일에 대한 하드 링크 수를 담고 있다. link(2)를 써서 기존 파일에 대한 링크를 추가로 만든다.

사용자 ID

stat.st_uid. statx.stx_uid.

이 필드는 파일 소유자의 사용자 ID를 기록한다. 파일이 새로 생성될 때 파일 사용자 ID는 생성 프로세스의 실효 사용자 ID다. chown(2)을 써서 파일의 사용자 ID를 바꿀 수 있다.

그룹 ID

stat.st_gid. statx.stx_gid.

아이노드에 파일 그룹 소유자의 ID를 기록해 둔다. 파일이 새로 생성될 때 파일 그룹 ID는 부모 디렉터리에 set-group-ID 비트가 설정돼 있는지 여부에 따라 부모 디렉터리의 그룹 ID거나 호출 프로세스의 실효 그룹 ID다. (아래 참고.) chown(2)을 써서 파일의 그룹 ID를 바꿀 수 있다.

이 아이노드가 나타내는 장치

stat.st_rdev. statx.stx_rdev_minor 및 statx.stx_rdev_major.

이 파일이 (아이노드가) 장치를 나타내는 경우에 아이노드에 그 장치의 주 ID와 부 ID를 기록해 둔다.

파일 크기

stat.st_size. statx.stx_size.

이 필드는 (정규 파일이나 심볼릭 링크인 경우) 파일 크기를 바이트 단위로 알려 준다. 심볼릭 링크의 크기란 담고 있는 (종료 널 바이트 없는) 경로명의 길이다.

선호 I/O 블록 크기

stat.st_blksize. statx.stx_blksize.

이 필드는 효율적인 파일 시스템 I/O를 위한 "선호" 블록 크기를 알려 준다. (더 작은 크기로 파일에 쓰기를 하면 비효율적인 읽기-변경-재기록이 일어날 수 있다.)

파일에 할당된 블록 수

stat.st_blocks. statx.stx_blocks.

이 필드는 파일에 할당된 512바이트 단위 블록 수를 나타낸다. (파일에 구멍이 있을 때는 st_size/512보다 작을 수도 있다.)

POSIX.1 표준에서는 stat 구조체의 st_blocks 멤버의 단위를 표준에서 규정하지 않는다고 언급한다. 많은 구현에서는 그 값이 512 바이트다. 몇몇 시스템에서는 1024 같은 다른 단위를 쓴다. 더불어 파일 시스템에 따라 그 단위가 다를 수도 있다.

최근 접근 타임스탬프 (atime)

stat.st_atime. statx.stx_atime.

파일의 최근 접근 타임스탬프다. execve(2), mknod(2), pipe(2), utime(2), (0 바이트보다 큰) read(2) 등의 파일 접근에 의해 바뀐다. mmap(2) 같은 다른 인터페이스는 atime 타임스탬프를 갱신할 수도 있고 하지 않을 수도 있다.

일부 파일 시스템 타입에서는 파일 및/또는 디렉터리 접근이 atime 타임스탬프 갱신을 일으키지 않도록 마운트 하는 게 가능하다. (mount(8)의 noatime, nodiratime, relatime, 그리고 mount(2)의 관련 정보 참고.) 더불어 O_NOATIME 플래그를 써서 파일을 열면 atime 타임스탬프가 갱신되지 않는다. open(2) 참고.

파일 생성 (탄생) 타임스탬프 (btime)

(stat 구조체로 반환되지 않음.) statx.stx_btime.

파일의 생성 타임스탬프다. 파일 생성 시 설정되고 이후 바뀌지 않는다.

btime 타임스탬프는 역사적으로 유닉스 시스템에 존재하지 않았으며 현재 대부분의 리눅스 파일 시스템들에서 지원하지 않는다.

최근 수정 타임스탬프 (mtime)

stat.st_mtime. statx.stx_mtime.

파일의 최근 수정 타임스탬프다. mknod(2), truncate(2), utime(2), (0 바이트보다 큰) write(2) 등의 파일 변경에 의해 바뀐다. 또한 디렉터리의 mtime 타임스탬프는 그 디렉터리 내의 파일 생성 및 삭제에 의해 바뀐다. 소유자, 그룹, 하드 링크 수, 모드의 변경에 의해선 mtime 타임스탬프가 바뀌지 않는다.

최근 상태 변경 타임스탬프 (ctime)

stat.st_ctime. statx.stx_ctime.

파일의 최근 상태 변경 타임스탬프다. 아이노드 정보(즉 소유자, 그룹, 링크 수, 모드 등) 기록 내지 설정에 의해 바뀐다.

타임스탬프 필드들은 에포크(Epoch), 즉 1970-01-01 00:00:00 +0000, UTC를 영점으로 해서 (time(7) 참고) 측정한 시간을 알려 준다.

XFS, JFS, Btrfs, ext4(리눅스 2.6.23부터)에서 나노초 타임스탬프를 지원한다. ext2, ext3, Reiserfs에서는 나노초 타임스탬프를 지원하지 않는다. 나노초 정밀도로 타임스탬프를 반환할 수 있도록 stat 및 statx 구조체의 타임스탬프 필드들은 나노초 항목을 포함한 구조체로 정의돼 있다. 자세한 건 stat(2) 및 statx(2)를 보라. 초보다 작은 단위의 타임스탬프를 지원하지 않는 파일 시스템에서는 stat 및 statx 구조체의 나노초 필드가 0 값으로 반환된다.

stat.st_mode 필드는 (statx(2)인 경우 statx.stx_mode 필드는) 파일 종류 및 모드를 담고 있다.

POSIX에서는 stat.st_mode에서 마스크 S_IFMT(아래 참고)에 해당하는 비트들을 파일 종류로, 마스크 07777에 해당하는 12비트를 파일 모드 비트로, 그리고 마지막 9비트(0777)를 파일 권한 비트라고 부른다.

파일 종류로 다음 마스크 값들이 정의돼 있다.

그래서 (예를 들어) 정규 파일인지 확인하려면 다음과 같이 작성할 수 있다.

stat(pathname, &sb);
if ((sb.st_mode & S_IFMT) == S_IFREG) {
    /* 정규 파일 처리 */
}

위 형태의 검사가 흔하기 때문에 POSIX에서는 st_mode의 파일 종류 검사를 정확히 작성할 수 있도록 해 주는 매크로를 추가로 정의한다.

그래서 앞의 코드를 다음과 같이 작성할 수 있다.

stat(pathname, &sb);
if (S_ISREG(sb.st_mode)) {
    /* 정규 파일 처리 */
}

위 파일 종류 검사 매크로 대다수는 기능 확인 매크로 _BSD_SOURCE (glibc 2.19 및 이전), _SVID_SOURCE (glibc 2.19 및 이전), _DEFAULT_SOURCE (glibc 2.20 및 이후) 중 하나라도 정의돼 있으면 그 정의가 제공된다. 추가로 _XOPEN_SOURCE가 정의돼 있으면 S_IFSOCK 및 S_ISSOCK()을 빼고 위의 매크로 전체의 정의가 제공된다.

S_IFSOCK 정의는 _XOPEN_SOURCE를 500 이상의 값으로 정의하거나 (glibc 2.24부터), _XOPEN_SOURCE와 _XOPEN_SOURCE_EXTENDED 모두를 정의해서 드러낼 수 있다.

S_ISSOCK() 정의는 기능 확인 매크로 _BSD_SOURCE (glibc 2.19 및 이전), DEFAULT_SOURCE (glibc 2.20 및 이후), 500 이상 값으로 _XOPEN_SOURCE, 200112L 이상 값으로 _POSIX_C_SOURCE 중 하나라도 정의돼 있거나 _XOPEN_SOURCE와 _XOPEN_SOURCE_EXTENDED 모두가 정의돼 있으면 드러난다.

st_mode 필드의 파일 모드 부분을 위해 다음 마스크 값들이 정의돼 있다.

set-group-ID 비트(S_ISGID)에는 여러 가지 특수한 사용 방식이 있다. 디렉터리에서는 그 디렉터리에 BSD 동작 방식이 쓰여야 함을 나타낸다. 즉 거기서 생성되는 파일들이 호출 프로세스의 실효 그룹 ID가 아니라 디렉터리의 그룹 ID를 물려받으며, 거기서 생성되는 디렉터리에도 S_ISGID 비트가 설정된다. 실행 파일에서 set-group-ID 비트는 파일을 실행하는 프로세스의 실효 그룹 ID가 execve(2)에 기술된 대로 바뀌게 한다. 그룹 실행 비트(S_IXGRP)가 설정돼 있지 않은 파일에서 set-group-ID 비트는 강제적 파일/레코드 락킹을 나타낸다.

디렉터리의 스티키 비트(S_ISVTX)는 그 디렉터리 안의 파일을 파일 소유자, 디렉터리 소유자, 특권 프로세스만 이름을 바꾸거나 삭제할 수 있다는 뜻이다.

<sys/stat.h>에서 blkcnt_t 내지 blksize_t 타입의 정의를 얻어야 한다면 (어떤 헤더 파일도 포함하기 전에) _XOPEN_SOURCE를 500 이상 값으로 정의하면 된다.

POSIX.1-1990에서는 S_IFMT, S_IFSOCK, S_IFLNK, S_IFREG, S_IFBLK, S_IFDIR, S_IFCHR, S_IFIFO, S_ISVTX 상수를 기술하지 않았지만 대신 S_ISDIR() 등의 매크로 사용은 명세했다. S_IF* 상수들은 POSIX.1-2001 및 이후에 존재한다.

S_ISLNK() 및 S_ISSOCK() 매크로는 POSIX.1-1996에는 없고 POSIX.1-2001에는 존재한다. 전자는 SVID 4에서 온 것이고 후자는 SUSv2에서 온 것이다.

유닉스 V7(및 이후 시스템들)에는 S_IREAD, S_IWRITE, S_IEXEC가 있었던 반면 POSIX에는 동의어 S_IRUSR, S_IWUSR, S_IXUSR가 있다.

커널에서 자동 생성하는 가상 파일들에 대해 커널이 알려 주는 파일 크기(stat.st_size, statx.stx_size)가 정확하지 않다. 예를 들어 /proc 디렉터리의 많은 파일들에 대해 0 값이 반환되는 반면 /sys의 여러 파일들에 대해선 파일 내용이 더 작은데도 크기가 4096 바이트라고 나온다. 그런 파일들에서는 그냥 최대한으로 읽어 들이면 (그리고 그 결과를 문자열로 해석해야 하면 반환 버퍼 끝에 '\0'을 덧붙여 주면) 된다.

stat(1), stat(2), statx(2), symlink(7)

2019-05-09