淺談linux性能調優之三:分區格式化以前的考慮

時間 2019-11-13

原文原文鏈接

有這麼一種特殊狀況可能在生產環境下發生：系統的某個ext3文件分區，當用戶往此分區上寫文件時，提示磁盤空間已滿，但用df -h命令查看時發現此分區磁盤使用量是60%，請分析出現這種狀況是由什麼致使的，答案是inode已經耗盡！
爲何呢？
給出一個ext*文件系統的結構圖 node

        在Linux中進行格式化必須考慮Block與inode，Block還好理解，它是磁盤能夠記錄的最小單位，是由數個扇區組成，因此大小一般爲 n*512Bytes，例如4K。那麼inode是什麼呢？ Block是記錄文件內容的區域，inode則是記錄該文件的屬性及其放置在哪一個Block以內的信息。每一個inode分別記錄一個檔案的屬性與這個檔案分佈在哪些datablock上(也就是咱們說的指針,有的地方也叫索引編號)。
   具體以下：
　　 ● inode 編號　　 ● 用來識別文件類型，以及用於 stat C 函數的模式信息　 ● 文件的連接數目　 ● 屬主的 UID　● 最近一次訪問的時間   ● 屬主的組 ID(GID)　 ● 文件的大小　　● 文件所使用的磁盤塊的實際數目　　● 最近一次修改的時間　　　　● 最近一次更改的時間
        小結：inode兩個功能：記錄檔案屬性和指針因此，每一個文件都會佔用一個inode。當Linux系統要查找某個文件時，它會先搜索inode table找到這個文件的屬性及數據存放地點，而後再查找數據存放的Block進而將數據取出。一個分區被格式化爲一個文件系統以後，基本上它必定會有 inode table與數據區域兩大塊，一個用來記錄文件的屬性信息與該文件存放的Block塊，一個用來記錄文件的內容。
        一個邏輯上的概念：一個block對應一個inode嗎？   答案是否認的，一個大文件雖然佔用不少的block，可是隻使用了一個inode

        測試1：我添加磁盤並劃分分區,/dev/sdb5,6,7各100M 並指定block大小分別是1k,2k,4k格式化時獲得結構inode數量都是28000多（-b）
           結論：inode和block沒有直接關係！網上有一種說說「block越大，inode越小的說法」顯然錯誤

        測試2：我使用-i 選項格式化（-i bytes-per-inode
              Specify the bytes/inode ratio.   mke2fs creates an inode for every bytes-per-inode bytes of space on the disk. The larger the bytes-per-inode ratio, the fewer inodes will be created. This value generally shouldn’t be smaller than the blocksize of the filesystem, since in that case more inodes would be made than can ever be used. Be warned that it is not possible to expand the number of inodes on a filesystem after it is created, so be careful deciding the correct value for this parameter.
）
           結論：指定i越小，inode越大，注意這仍是和block不要緊！只是用戶自定義inode數量而已！
            注意：一個文件佔用一個inode，可是至少佔用一個block,無論block數量有多大，1K，2K，4K，文件小於blocksize時，佔用一個 block，此block的剩餘空間別的文件沒法使用！若文件大於blocksize時，直接使用多個block

            因而，就有了最終結論：（固然這裏不是細算！）
                 分區總量/block大小 >= inode數 ------ > 能建立的文件數量的最大值 = inode數
                 分區總量/block大小 < inode數 --------> 能建立的文件數量的最大值 = 分區總量/block大小的數量個文件

      若分區是提供給給大文件應用，通常不作考慮
            相反，若分區是提供給小文件應用，則必定要本身計算並格式化，以避免inode耗盡，磁盤分區卻未使用完

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測試1數據：
linux

[root@desktop132 ~]# mkfs.ext3 -b 1024 /dev/sdb5
 
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
 
Filesystem label=
 
OS type: Linux
 
     Block size=1024 (log=0)
 
Fragment size=1024 (log=0)
 
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
 
     28112 inodes, 112392 blocks
 
5619 blocks (5.00%) reserved for the super user
 
First data block=1
 
Maximum filesystem blocks=67371008
 
14 block groups
 
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
 
2008 inodes per group
 
Superblock backups stored on blocks:
 
 
    8193, 24577, 40961, 57345, 73729
 
 
Writing inode tables: done                            
 
Creating journal (4096 blocks): done
 
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

[root@desktop132 ~]# mkfs.ext3 -b 2048 /dev/sdb6
 
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
 
Filesystem label=
 
OS type: Linux
 
       Block size=2048 (log=1)
 
Fragment size=2048 (log=1)
 
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
 
       28160 inodes, 56210 blocks
 
2810 blocks (5.00%) reserved for the super user
 
First data block=0
 
Maximum filesystem blocks=57671680
 
4 block groups
 
16384 blocks per group, 16384 fragments per group
 
7040 inodes per group
 
Superblock backups stored on blocks:
 
 
    16384, 49152
 
 
Writing inode tables: done                            
 
Creating journal (4096 blocks): done
 
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

[root@desktop132 ~]# mkfs.ext3 -b 4096 /dev/sdb7
 
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
 
Filesystem label=
 
OS type: Linux
 
   Block size=4096 (log=2)
 
Fragment size=4096 (log=2)
 
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
 
   28128 inodes, 28105 blocks
 
1405 blocks (5.00%) reserved for the super user
 
First data block=0
 
Maximum filesystem blocks=29360128
 
1 block group
 
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
 
28128 inodes per group
 
 
Writing inode tables: done                            
 
Creating journal (1024 blocks): done
 
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
 
*******************************************************************************
 
 
 
*******************************************************************************

測試2數據：
shell

[root@desktop132 ~]# mkfs.ext3 -i 1024 /dev/sdb5
 
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
 
Filesystem label=
 
OS type: Linux
 
Block size=1024 (log=0)
 
Fragment size=1024 (log=0)
 
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
 
112448 inodes, 112392 blocks
 
5619 blocks (5.00%) reserved for the super user
 
First data block=1
 
Maximum filesystem blocks=67371008
 
14 block groups
 
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
 
8032 inodes per group
 
Superblock backups stored on blocks:
 
 
    8193, 24577, 40961, 57345, 73729
 
 
Writing inode tables: done                            
 
Creating journal (4096 blocks): done
 
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
 
 
This filesystem will be automatically checked every 31 mounts or
 
180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.

[root@desktop132 ~]# mkfs.ext3 -i 2048 /dev/sdb6
 
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
 
Filesystem label=
 
OS type: Linux
 
Block size=1024 (log=0)
 
Fragment size=1024 (log=0)
 
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
 
56224 inodes, 112420 blocks
 
5621 blocks (5.00%) reserved for the super user
 
First data block=1
 
Maximum filesystem blocks=67371008
 
14 block groups
 
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
 
4016 inodes per group
 
Superblock backups stored on blocks:
 
 
    8193, 24577, 40961, 57345, 73729
 
 
Writing inode tables: done                            
 
Creating journal (4096 blocks): done
 
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
 
 
This filesystem will be automatically checked every 35 mounts or
 
180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.

[root@desktop132 ~]# mkfs.ext3 -i 4096 /dev/sdb7
 
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
 
Filesystem label=
 
OS type: Linux
 
Block size=1024 (log=0)
 
Fragment size=1024 (log=0)
 
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
 
28112 inodes, 112420 blocks
 
5621 blocks (5.00%) reserved for the super user
 
First data block=1
 
Maximum filesystem blocks=67371008
 
14 block groups
 
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
 
2008 inodes per group
 
Superblock backups stored on blocks:
 
 
    8193, 24577, 40961, 57345, 73729
 
 
Writing inode tables: done                            
 
Creating journal (4096 blocks): done
 
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
 
 
This filesystem will be automatically checked every 37 mounts or
 
180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.
 
*******************************************************************************