Linux stat命令Blocks字段与IO Block字段的理解

原因

在之前了解文件系统的时候，为理解块与扇区的概念，用到了stat命令。

关于这个命令输出的信息的文章有很多，其他字段是没有争议的，但是在一些文章中对Blocks与IO Block理解有错误。

结论

先说结论

Blocks字段指的是512字节构成的块的个数，IO Block是指文件系统的块的大小一般为4096字节。

它们关系如下
$$IOBlock=Blocks\times 512B$$
网上有很多文章说Blocks字段指的是文件系统中块的个数，这个是错误的。实践是检验真理的唯一标准，下面我们就直接查看Linux的stat命令的源码验证一下。

验证

首先终端执行以下命令，搜索stat所在目录

which stat
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得到如下结果

然后再搜索软件所在包

dpkg -S /usr/bin/stat
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发现是在coreutils包下

去GNU的网站下载这个包

然后解压缩，于src文件夹下和lib文件夹下分别查看stat.c这个源文件发现并没有与这两个字段相关的类型定义，这看似我们寻找失败了。但是经过一段时间摸索，在lib下的stat.c中包含了sys/stat.h头文件，我们想要找的答案很可能就在这里面

利用清华大学镜像源加速，获取glibc，解压后在usr/include目录下终于找到了stat.h头文件

查看内容，果然有一个名为stat的结构体，代码片段如下

struct stat
  {
    unsigned int st_dev;		/* Device.  */
    unsigned int st_ino;		/* File serial number.	*/
    unsigned int st_mode;		/* File mode.  */
    unsigned int st_nlink;		/* Link count.  */
    unsigned int st_uid;		/* User ID of the file's owner.	*/
    unsigned int st_gid;		/* Group ID of the file's group.*/
    unsigned int st_rdev;		/* Device number, if device.  */
    long int st_size;			/* Size of file, in bytes.  */
    unsigned long int st_atime;		/* Time of last access.  */
    unsigned long int st_mtime;		/* Time of last modification.  */
    unsigned long int st_ctime;		/* Time of last status change.  */
    unsigned int st_blksize;		/* Optimal block size for I/O.  */
#define	_STATBUF_ST_BLKSIZE		/* Tell code we have this member.  */
    int st_blocks;			/* Nr. of 512-byte blocks allocated.  */
    unsigned int st_flags;
    unsigned int st_gen;
  };
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找到名st_blocks的结构体成员，右边的注释写着“512-byte blocks”，这显然说明stat命令的Blocks字段含义就是以512字节为单位的个数。

为什么是512？因为早期的机械硬盘扇区大小为512字节，但现在无论SSD还是机械，存储单位都是4096字节的了，正好是512的整数倍。

而IO Block是指文件系统中的块的大小，对应st_blksize成员，相当于8个512字节块(对于512字节扇区的磁盘来讲，在物理上表现为8个连续的扇区)，即4096字节。

而这个512字节的块究竟是物理块还是逻辑块？由于现在存储设备的发展，以及不同文档中有不同定义，这些东西的概念十分模糊，所以我并不建议把它理解成一个实际存在的块，而是作为一个基本单位。笔者认为在学习文件系统的时候只需要知道，文件系统中的块相当于8个这样的连续的基本单位组成就足够了。

其他

通过阅读代码可以发现在Linux中，stat命令所说的Size字段指的是文本大小，而不是文件实际占用大小。

Size字段对应stat结构体st_size成员，该字段数值并不等于IO Block*Blocks(而Windows中是这样)。

文件的实际占用空间应该为 文件系统的块大小*文件文件系统块的个数

即
$$TrueSize=FileBlock\times FileBlockNum$$