Hintergrund
Manchmal kommt es vor, dass der Speicherplatz voll ist, aber wenn Sie die spezifische Dateibelegung der Festplatte überprüfen, stellen Sie fest, dass auf der Festplatte noch viel freier Speicherplatz vorhanden ist. 1. Ausführen <code style="margin-right: 0.15em;margin-left: 0.15em;padding-right: 0.3em;padding-left: 0.3em;font-size: 0.85em;font-family: Consolas, Inconsolata, Courier, monospace;white-space: pre-wrap;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(234, 234, 234);background-color: rgb(248, 248, 248);border-radius: 3px;display: inline;"><span style="font-size: 15px;">df</span>df Befehl zum Überprüfen der Festplattennutzung und festgestellt, dass die Festplatte voll ist. -bash-4.2$ df -ThFilesystem Type Size Used Avail Use% Mounted on/dev/vda1 ext4 30G 30G 0 100% /devtmpfs devtmpfs 489M 0 489M 0% /devtmpfs tmpfs 497M 0 497M 0% /dev/shmtmpfs tmpfs 497M 50M 447M 11% /runtmpfs tmpfs 497M 0 497M 0% /sys/fs/cgroup
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2. Führen Sie den Befehl du aus, um die Festplattennutzung jedes Verzeichnisses zu überprüfen, addieren Sie die Größe der Dateien in jedem Verzeichnis und stellen Sie fest, dass die Festplatte nicht belegt ist und mehr als 10 GB Speicherplatz vorhanden ist fehlt aus unerklärlichen Gründen.
-bash-4.2$ du -h --max-depth=1 /home16M /home/logs11G /home/serverdog11G /home
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🎜
因为虽然文件已被删除，但是一些进程仍然打开这些文件，因此其占用的磁盘空间并没有被释放。执行<span style="font-size: 15px;">lsof</span> 命令显示打开已删除的文件。将有问题的进程重启（或，清空），磁盘空间就会得到释放。-bash-4.2# lsof | grep deletemysqld 2470 mysql 4u REG 253,1 0 523577 /var/tmp/ibfTeQFn (deleted)mysqld 2470 mysql 5u REG 253,1 0 523579 /var/tmp/ibaHcIdW (deleted)mysqld 2470 mysql 6u REG 253,1 0 523581 /var/tmp/ibLjiALu (deleted)mysqld 2470 mysql 7u REG 253,1 0 523585 /var/tmp/ibCFnzTB (deleted)mysqld 2470 mysql 11u REG 253,1 0 523587 /var/tmp/ibCjuqva (deleted)
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什么是虚拟文件系统（VFS：virtual filesystem）？
什么是通用文件模型？
超级块对象（superblock object）
索引节点对象（inode object）
文件对象（file object）
目录项对象（dentry object）
文件的概念
文件的表达
目录树的构建
Datei- und Datenträgerverwaltung
Datei- und Prozessverwaltung
Vorgänge:
Öffnen und löschen
Virtuelles Dateisystem
Die folgende Abbildung zeigt die grundlegenden Komponenten, die für die Dateiverwaltung im Linux-Betriebssystem verantwortlich sind. Der obere Halbbereich ist der Benutzermodus und der untere Halbbereich ist der Kernelmodus. Anwendungen verwenden die Standardbibliothek libc, um auf Dateien zuzugreifen, und die Bibliothek ordnet Anforderungen Systemaufrufen zu, um in den Kernel-Modus zu gelangen. 
Der Einstiegspunkt für alle dateibezogenen Vorgänge ist das virtuelle Dateisystem (VFS), nicht ein bestimmtes Dateisystem (wie Ext3, ReiserFS und NFS). VFS bietet eine Schnittstelle zwischen Systembibliotheken und bestimmten Dateisystemen. Daher fungiert VFS nicht nur als Abstraktionsschicht, sondern stellt tatsächlich eine grundlegende Implementierung eines Dateisystems bereit, das von verschiedenen Implementierungen verwendet und erweitert werden kann. Um zu verstehen, wie das Dateisystem funktioniert, müssen Sie daher zunächst VFS verstehen. Gemeinsames Dateimodell
Die Hauptidee von VFS besteht darin, ein gemeinsames Dateimodell einzuführen. Das allgemeine Dateimodell besteht aus den folgenden Objekttypen: Superblock-Objekt
Speicher: Wird bei der Installation des Dateisystems erstellt und speichert relevante Informationen über das Dateisystem.
Festplatte: Entspricht den darauf gespeicherten Informationen Festplatte Dateisystem-Steuerblock (Dateisystem-Steuerblock)
Inode-Objekt (Inode-Objekt)
Speicher: Wird beim Zugriff erstellt und speichert allgemeine Informationen zu bestimmten Dateien (inode 结构)
Disk: Entspricht der Speicherung auf der Festplatte. Die Datei Kontrollblock auf
Jedes Inode-Objekt hat eine Inode-Nummer, die die Datei im Dateisystem eindeutig identifiziert
Dateiobjekt (Dateiobjekt)
Speicher: Wird beim Öffnen einer Datei erstellt und speichert Informationen über die Interaktion zwischen der geöffneten Datei und dem Prozess (Dateistruktur< /code >) <code style="margin-right: 0.15em;margin-left: 0.15em;padding-right: 0.3em;padding-left: 0.3em;font-size: 0.85em;font-family: Consolas, Inconsolata, Courier, monospace;white-space: pre-wrap;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(234, 234, 234);background-color: rgb(248, 248, 248);border-radius: 3px;display: inline;">file 结构）
打开文件信息，仅当进程访问文件期间存在于内核内存中。
目录项对象（dentry object）
内存：目录项一旦被读入内存，VFS就会将其转换成dentry 结构Informationen zu geöffneten Dateien sind nur im Kernel-Speicher vorhanden, während der Prozess auf die Datei zugreift.
Dentry-Objekt
Speicher: Sobald der Verzeichniseintrag in den Speicher eingelesen wurde, konvertiert VFS ihn in dentry structure Verzeichniseintragsobjekt Datenträger: Ein bestimmtes Dateisystem wird auf eine bestimmte Art und Weise auf der Festplatte gespeichert.
Speichert Informationen über die Verknüpfung zwischen einem Verzeichniseintrag (d. h. Dateiname) und der entsprechenden Datei. 🎜🎜🎜🎜 Verzeichnisbaum. 🎜🎜🎜🎜 Zusammenfassend ist es das Root-Dateisystem von Linux (das Root-Dateisystem des Systems) ist das erste Dateisystem, das der Kernel mit dem Mounten beginnt. Die Kernel-Code-Image-Datei wird im Root-Dateisystem gespeichert, und das Systemstartprogramm lädt einige grundlegende Initialisierungsskripte und -dienste in den Speicher, um sie nach dem Mounten des Root-Dateisystems auszuführen (das Dateisystem und der Kernel sind völlig unabhängige zwei Teile). ). Andere Dateisysteme werden anschließend über Skripte oder Befehle als Unterdateisysteme in dem Verzeichnis installiert, in dem das Dateisystem installiert wird, und bilden schließlich den gesamten Verzeichnisbaum. 🎜🎜
start_kernel vfs_caches_init mnt_init init_rootfs // 注册rootfs文件系统 init_mount_tree // 挂载rootfs文件系统 … rest_init kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
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软链接 vs 硬链接
软链接是一个普通的文件，其中存放的是另外一个文件的路径名。硬链接则指向同一个索引节点，硬链接数记录在索引节点对象的 i_nlink 字段。当<span style="font-size: 15px;color: rgb(68, 68, 68);">i_nlink</span>字段为零时，说明没有硬链接指向该文件。文件 & 进程管理
下图是一个简单示例，说明进程是怎样与文件进行交互。三个不同进程打开同一个文件，每个进程都有自己的文件对象，其中两个进程使用同一个硬链接（每个硬链接对应一个目录对象），两个目录项对象都指向同一个 索引节点对象。
索引节点的数据又由两部分组成：内存数据和磁盘数据。Linux 使用 Write back 作为索引节点的数据一致性策略。对于索引节点的数据，当文件被打开时，才会加载索引节点到内存；当不再被进程使用，则从内存踢出；如果中间有更新，则需要把数据写回磁盘。* "in_use" - valid inode, i_count > 0, i_nlink > 0* "dirty" - as "in_use" but also dirty* "unused" - valid inode, i_count = 0
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<code style="margin-right: 0.15em;margin-left: 0.15em;padding-right: 0.3em;padding-left: 0.3em;font-size: 0.85em;font-family: Consolas, Inconsolata, Courier, monospace;white-space: pre-wrap;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(234, 234, 234);background-color: rgb(248, 248, 248);border-radius: 3px;display: inline;"><span style="font-size: 15px;">open()</span> 和 <span style="font-size: 15px;">close()</span> 操作建立和销毁文件对象，文件对象通过索引节点提供的 <span style="font-size: 15px;">iget</span> 和 <span style="font-size: 15px;">iput</span> 更新索引节点的i_count字段，以完成使用计数。open 操作使得 i_count 加一， close 操作使得 i_count 减一。在 close 操作时判断索引节点是否释放，如果 i_count = 0，则意味着不再有进程引用，将会从内存释放。文件 & 磁盘管理
文件与磁盘管理联系最紧密的操作，莫过于<span style="font-size: 15px;">touch</span>和<span style="font-size: 15px;">rm</span>open() und
🎜close( )🎜 🎜 Der Vorgang erstellt und zerstört das Dateiobjekt. Das Dateiobjekt wird über den Indexknoten bereitgestellt 🎜
🎜iget🎜🎜 und 🎜
🎜iput🎜🎜 Aktualisieren Sie das i_count-Feld des Indexknotens, um die Nutzungszählung abzuschließen. Die Öffnungsoperation erhöht i_count um eins und die Schließoperation verringert i_count um eins. Bestimmen Sie, ob der Indexknoten während des Schließvorgangs freigegeben wird. Wenn i_count = 0, bedeutet dies, dass keine Prozessreferenz mehr vorhanden ist und er aus dem Speicher freigegeben wird. 🎜🎜
Datei- und Datenträgerverwaltung🎜
🎜Datei Der Vorgang, der am engsten mit der Datenträgerverwaltung zusammenhängt, ist 🎜🎜touch🎜🎜 und 🎜🎜rm🎜🎜 operation, Vor allem letzteres ist am kritischsten. Verwenden Sie strace (oder dtruss), um den tatsächlichen Systemaufruf von rm🎜🎜 anzuzeigen
# dtruss rm tmp...geteuid(0x0, 0x0, 0x0) = 0 0ioctl(0x0, 0x4004667A, 0x7FFEE06F09C4) = 0 0lstat64("tmp\0", 0x7FFEE06F0968, 0x0) = 0 0access("tmp\0", 0x2, 0x0) = 0 0unlink("tmp\0", 0x0, 0x0) = 0 0Nach dem Login kopieren
可以发现 rm 实际是通过 unlink 完成的。unlink代表删除目录项，以及减少其索引节点的计数。由通用文件模型可知，父目录本身同样是一个文件，也就意味着目录项是其文件数据的一部分。删除目录项等价于从父目录的文件中删除数据，也就意味着首先要打开父目录的文件。那么，删除操作即可理解为：
删除命令（一个进程）使用 open 操作获得父目录文件对象
通过 <span style="font-size: 15px;color: rgb(68, 68, 68);">iget</span> 增加 目录文件的索引节点对象计数
读取目录文件数据
将目录文件数据转化为目录项对象
由于目录项包含文件的索引节点，类似的，需要通过 iget 增加文件的索引节点对象计数
删除目录的目录项
减少文件索引节点对象的硬链接计数i_nlink
通过 <span style="font-size: 15px;color: rgb(68, 68, 68);">iput</span> 结束对文件索引节点对象的操作，使用计数 i_count 减一
通过 iput 结束对目录索引节点对象的操作。
Zusammenfassung
Wenn wir auf die aufgetretenen Probleme zurückblicken, können wir sie tatsächlich aus zwei Perspektiven verstehen:
Index und Daten
Dateisystem und Dateien, Datenträgerverwaltung und Dateien, Prozessverwaltung und Dateien, Der Kernpunkt ist der Index der Datei, nicht die Daten der Datei. Die Trennung von Daten und Indizes ist der Schlüssel zum Verständnis von Dateisystemen.
Caching-Strategie
Da das Betriebssystem die Write-Back-Strategie verwendet, bedeutet dies, dass die Festplatte nur freigegeben werden kann, wenn zuerst der Speicher freigegeben wird.
Warum lsof? .
Warum kann lsof gelöschte und unveröffentlichte Dateien finden? lsof, wie der Name schon sagt: Offene Dateien auflisten. Das Prinzip dieses Befehls besteht darin, die Liste der geöffneten Dateien zu finden, sodass Sie gelöschte, aber nicht freigegebene Dateien finden können.
Das obige ist der detaillierte Inhalt vonBeginnen Sie mit lsof und erlangen Sie ein tiefgreifendes Verständnis des virtuellen Linux-Dateisystems. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!
