如何處理檔案系統和快照空間大小不一致

本文在介紹如何處理檔案系統和快照空間大小不一致的基礎上，重點探討了其具體步驟，本文內容緊湊，希望大家可以有所收穫。

為什麼檔案系統和快照空間大小不一致？

有使用者諮詢，在ECS實例內刪除檔案後再打快照，發現快照容量並沒有變小。出現該現象的原因與快照原理、以及檔案系統與磁碟、快照的關係有關，即，只要被寫過資料的儲存區塊（Block），即使在磁碟中的相關檔案已經被刪除，資料區塊仍會被記錄到快照中，所以出現快照比磁碟佔用空間大的現象。檔案系統中所謂刪除只是在需要刪除的檔案頭部做個標記，讓使用者知道這塊空間可以利用了，但並不會減少磁碟本身的空間佔用。

為什麼檔案系統和快照空間大小不一致？

使用者在實例內部看到的是磁碟 (EBS)，在磁碟分割區上建立的是檔案系統 (File System)。檔案系統負責管理磁碟空間，其操作最終會轉換為磁碟的 I/O 請求。 EBS 會記錄 Block（指磁碟的邏輯區塊位址被區塊儲存分割為相同大小的區塊）狀態，按需將髒資料拷貝到 OSS，這就是打快照的過程。

以下原因可能會造成檔案系統的空間與快照大小不一致：

檔案系統本身的元資料會佔用磁碟空間。

建立檔案系統過程會寫大量 Block。特別的，Windows 的慢速格式化會寫髒大量 Block，而使用快速格式化可以減少寫Block 的數量。

檔案系統為了減少開銷，刪除檔案只是在內部做個標記，而EBS 不感知這個刪除指令，Block 仍然是已分配狀態，所以仍會把這部分也做到快照裡，導致快照比檔案系統大。

Virtio-block 和Xen 的Block-front 等模組不支援TRIM 指令（一種IO指令，提示LBA上的某段資料不再使用，可以刪除），因而磁碟無法感知資料可以被刪除。

建立快照原理

建立快照原理如下圖所示。

說明：

將磁碟 LBA（邏輯區塊位址） 分割為 Block，未指派的稱為空區塊，圖中白色小方塊表示。

只要 Block 被寫過（已分配，將不再是空塊），就將參與計量。

磁碟第一個快照是全量，空區塊不拷貝。

磁碟後續快照是增量快照，拷貝自上一個快照以來的增量髒數據，因此同一個 Block 在不同快照中可能會出現多個版本（圖中以不同顏色來表示）。

快照計量方法

#如上圖所示，快照記錄空間共有11 個Block，比磁碟T2 中的9 個Block 還要多出2 個。

對單一區塊磁碟的所有快照整體計量。

只對已分配的 Block 進行計量。不同時間點相同版本 Block 只統計一次。

不同版本的 Block 佔用 N 倍空間。

刪除快照的原則

刪除快照的原則如下圖所示。

說明：

離線分析已刪除快照的所有 Block，刪除其中未被其他快照引用的資料。

刪除S1 之後，剩下的快照一共有10 個Block（包含S0 的6 個、S1 產生的2 個髒資料、S2 的2 個。），而不是8 個Block（S0 的6個、S2 的2 個）。

「資料寫入操作」的準確定義

首先澄清一個概念，對底層分佈式儲存系統而言，「資料寫入作業」不僅意味著使用者寫入的業務數據，還包括格式化磁碟等一系列I/O操作。

用戶拿到磁碟後，必須先格式化才能正常使用。格式化的本質是建立檔案系統的過程。一個分割區或磁碟在作為檔案系統使用前，需要初始化，並將資料結構記錄到磁碟上，這個過程就叫建立檔案系統。

因此，在磁碟上建立檔案系統，也意味著對磁碟有資料寫入操作。不同的檔案系統，在格式化時寫入的檔案大小也不盡相同，具體如下：

Windows系統格式化，分為快速和正常格式化：

快速格式化只是給分區分配檔案系統，並重寫目錄表；

正常格式化不但會進行上述工作，還會對分區逐扇區進行掃描以確定和標記壞扇區;

因此正常格式化操作，會填入磁碟空區塊，相當於把磁碟全碟寫了一遍。在此種情況下，第一個全量快照的大小會近似於磁碟容量。而快速格式化佔用的實際空間則相對較少。

Linux系統格式化，也同樣是建立檔案系統的過程。因此剛剛格式化完畢的磁碟，在使用者沒有寫入業務資料的時候，第一個快照也會有一定的容量大小，具體要看不同的檔案系統格式而定。

以上是如何處理檔案系統和快照空間大小不一致的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！