Mulakan dengan lsof dan dapatkan pemahaman yang mendalam tentang sistem fail maya Linux

.

1. Laksanakan

<span style="font-size: inherit;color: inherit;line-height: inherit;">df</span>

arahan untuk menyemak penggunaan cakera dan mendapati cakera penuh.

-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

2. Laksanakan perintah du untuk menyemak penggunaan cakera setiap direktori, tambahkan saiz fail dalam setiap direktori, dan ketahui bahawa cakera tidak diduduki, dan lebih daripada 10 G ruang hilang tanpa sebab. <span style="font-size: 15px;">df</span>

-bash-4.2$ du -h --max-depth=1 /home16M    /home/logs11G    /home/serverdog11G    /home

3.为何会出现这样的情况呢？

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)

那么，Linux 的文件系统，到底为什么这么设计呢？要了解这些，就要先弄清楚并不容易，下面将从一些基本概念入手，一步步将这些梳理清楚：

• 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

• 内存表达

• 磁盘表达

• 目录树的构建

• Pautan lembut vs pautan keras

• Pengurusan Fail & Cakera

• Status Indeks

• Pengurusan Fail & Proses

:

• Buka & Padam

Sistem fail maya

Rajah berikut menunjukkan komponen asas yang bertanggungjawab untuk pengurusan fail dalam sistem pengendalian Linux. Kawasan separuh atas ialah mod pengguna, dan kawasan separuh bawah ialah mod kernel. Aplikasi menggunakan libc perpustakaan standard untuk mengakses fail, dan perpustakaan memetakan permintaan kepada panggilan sistem untuk memasuki mod kernel.

Titik masuk untuk semua operasi berkaitan fail ialah sistem fail maya (VFS), bukan sistem fail tertentu (seperti Ext3, ReiserFS dan NFS). VFS menyediakan antara muka antara perpustakaan sistem dan sistem fail tertentu. Oleh itu, VFS bukan sahaja bertindak sebagai lapisan abstraksi, tetapi ia sebenarnya menyediakan pelaksanaan asas sistem fail yang boleh digunakan dan dilanjutkan oleh pelaksanaan yang berbeza. Oleh itu, untuk memahami cara sistem fail berfungsi, anda mesti terlebih dahulu memahami VFS.

Model fail biasa

Idea utama VFS ialah memperkenalkan model fail biasa. Model fail umum terdiri daripada jenis objek berikut:

objek superblock

Memori: Dicipta apabila sistem fail dipasang, menyimpan maklumat yang berkaitan tentang sistem fail
Disk: Sepadan dengan maklumat yang disimpan pada cakera Blok kawalan sistem fail (blok kawalan sistem fail)

Objek inode (objek inode)

Memori: Dicipta apabila diakses, menyimpan maklumat umum tentang fail tertentu (inode 结构)
Disk: Sepadan dengan storan blok kawalan pada
Setiap objek inod mempunyai nombor inod yang mengenal pasti fail dalam sistem fail secara unik

Objek fail (objek fail)

Memori: Dicipta apabila fail dibuka, menyimpan maklumat tentang interaksi antara fail terbuka dan proses (struktur fail) <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Maklumat fail terbuka wujud dalam memori kernel sahaja semasa proses mengakses fail. . : 0.3em;padding-left: 0.3em;font-size: 0.85em;font-family: Consolas, Inconsolata, Courier, monospace;white-space: pre-wrap;border-width: 1px; border-color: rgb(234, 234, 234);background-color: rgb(248, 248, 248);border-radius: 3px;display: inline;">struktur gigi Objek masukan direktori
Cakera: Sistem fail tertentu disimpan pada cakera dengan cara tertentu
Menyimpan maklumat tentang pautan antara entri direktori (iaitu, nama fail) dan fail yang sepadan

Pokok direktori

Secara ringkasnya, sistem fail akar Linux (sistem fail akar sistem) ialah sistem fail pertama yang kernel mula dipasang. Fail imej kod kernel disimpan dalam sistem fail akar, dan program but sistem akan memuatkan beberapa skrip dan perkhidmatan permulaan asas ke dalam memori untuk dijalankan selepas sistem fail akar dipasang (sistem fail dan kernel adalah bebas sepenuhnya dua bahagian ). Sistem fail lain kemudiannya dipasang sebagai sistem sub-fail pada direktori di mana sistem fail dipasang melalui skrip atau arahan, akhirnya membentuk keseluruhan pepohon direktori.

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);

就单个文件系统而言，在文件系统安装时，创建超级块对象；沿树查找文件时，总是首先从初识目录的中查找匹配的目录项，以便获取相应的索引节点，然后读取索引节点的目录文件，转化为dentry对象，再检查匹配的目录项，反复执行以上过程，直至找到对应的文件的索引节点，并创建索引节点对象。

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

Sama ada nod indeks masih digunakan ditentukan oleh <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() dan

🎜tutup( )🎜 🎜 Operasi mencipta dan memusnahkan objek fail Objek fail disediakan melalui nod indeks 🎜🎜iget🎜🎜 dan 🎜 🎜iput🎜🎜 Kemas kini medan i_count nod indeks untuk melengkapkan kiraan penggunaan. Operasi terbuka meningkatkan i_count sebanyak satu, dan operasi tutup mengurangkan i_count sebanyak satu. Tentukan sama ada nod indeks dilepaskan semasa operasi tutup Jika i_count = 0, ini bermakna tiada lagi rujukan proses dan ia akan dikeluarkan daripada memori. 🎜🎜

Pengurusan Fail & Cakera🎜

🎜Fail Operasi yang paling rapat dengan pengurusan cakera ialah 🎜🎜sentuh🎜🎜 dan 🎜🎜rm🎜🎜 operasi, terutamanya yang terakhir adalah yang paling kritikal. Gunakan strace (atau dtruss) untuk melihat panggilan sistem sebenar rm🎜🎜

# 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 0

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：

1. 删除命令（一个进程）使用 open 操作获得父目录文件对象

2. 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

3. 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

• 判断i_count是否为零，如果为零，则释放内存

• 然后，判断i_nlink是否为零，如果为零，则释放磁盘空间

• 通过 iput 结束对目录索引节点对象的操作。

  . perkara teras ialah indeks fail, bukan data fail. Mengasingkan data dan indeks adalah kunci untuk memahami sistem fail. .

Kenapa lsof ?

Ia boleh difahami dengan jelas dari model di atas, kerana direktori tidak lagi diindeks ke fail, tetapi fail masih diindeks apabila fail dibuka, jadi ruang cakera tidak boleh dikeluarkan serta-merta .
Mengapa lsof boleh mencari fail yang dipadam dan tidak dikeluarkan?
lsof, seperti namanya: senaraikan fail terbuka, prinsip arahan ini adalah untuk mencari senarai fail terbuka, jadi anda boleh mencari fail yang dipadam tetapi tidak dikeluarkan.

Atas ialah kandungan terperinci Mulakan dengan lsof dan dapatkan pemahaman yang mendalam tentang sistem fail maya Linux. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!