Linux硬盘与文件系统（4）

前面的文章我们说过，ext2/ext3/ext4文件系统是典型的索引式文件系统。所以这个文件系统会自动划分inode、block。inode、block在格式化完成后就已经确定了，不能再修改（实际上用resize2fs命令可以修改，但是我们坚决反对）。

block（区块）是用来存放文件的内容的，但是ext2支持的区块大小有1K，2K，4K三种，在存放数据时，有以下几个原则：

• block的数量与大小在格式化的时候就已经确定了，无法修改（除非重新格式化）

• 一个block只能放置一个文件的数据

• 如果文件大小比block大，那这个文件就会占用多个block

• 如果文件大小小于block，那这个区块的剩余容量也不能被其他文件使用

关于block的其他说明：

1)    硬盘读取数据是按block为单位读取的

2)    一个文件可能占用多个block，每读一个block就会消耗一次硬盘IO

3)    如果要提升硬盘IO性能，那么就要尽可能一次性读取数据尽量的多

4)    一个block只能存放一个文件的内容，无论内容有多少，如果block 4k，那存放1k的文件，剩余3k就浪费了

5)    block并非越大越好，block太大对于小文件存放就会浪费硬盘空间，例如：1M的文件，block为4k，占用约250个block，block为1k，占用1000个block，访问效率谁更高？消耗IO分别为250次和1000次

6)    大文件（大于16k）一般设置block大一些，小文件一般设置block小一些

7)    block太大，例如4k，文件都是0.1k的，大量浪费硬盘空间

8)    block太小，例如1k，文件都是1000k，消耗硬盘IO

9)    block的设置也是格式化分区的时候确定的

10)  文件较大时，block设置大一点会提升硬盘访问效率

11)  ext3、ext4文件一般设置为4k

当前的生产环境一般设置为4k，特殊业务如视频可以加大block的大小。

block块越大对于小文件多的业务，会非常浪费空间，因为一个文件无论多大都会占用至少一个block，磁盘读取数据是按照block为单位读取，但是对于大文件，可以提升读取的效率，因为如果block太小，就要读取多个block，这样就会消耗硬盘IO，如果block大，则会读较少的block就能读完数据，从而减少硬盘IO。

block块太小又会影响硬盘读取大文件数据的效率，block块越小，同样存储一个文件就需要更多的block，这样读取数据时就需要读取多个block，因此效率就越低。

block分大了，浪费空间；分小了，影响硬盘读取性能。

inode、block总结：

1)    硬盘分区格式化文件系统后，会分为inode和block两部分内容

2)    inode存放文件的属性以及执行文件实体的指针，文件名不在inode里，一般存放在上级目录的block里

3)    访问文件，通过文件名àinodeàblock

4)    inode一般情况默认大小256B，block大小1,2,4k，默认4k，注意，引导分区等特殊分区除外。

5)    通过df -i查看inode的数量及使用情况，dumpe2fs、xfs-info查看inode及block的大小及数量。

6)    一个文件至少占用一个inode及一个block，多个文件可以占用同一个inode（硬链接），相同文件

7)    一个block只能被一个文件占用，如果文件很小，block很大，剩余空间浪费。无法继续被其他文件使用。

8)    block不是越大越好，要根据业务需求进行选择。

9)    在格式化时就决定了inode和block大小，以后无法更改。

[root@studyclub ~]# mkfs.xfs -b size=4096 -i size=512 /dev/sdb
meta-data=/dev/sdb isize=512    agcount=4, agsize=655360 blks
         = sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         = crc=1        finobt=0, sparse=0
data = bsize=4096   blocks=2621440, imaxpct=25
         = sunit=0      swidth=0 blks
naming =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2
         = sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

[root@studyclub ~]# mount /dev/sdb /mnt
[root@studyclub ~]# xfs_info /dev/sdb
meta-data=/dev/sdb isize=512    agcount=4, agsize=655360 blks
         = sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         = crc=1        finobt=0 spinodes=0
data = bsize=4096   blocks=2621440, imaxpct=25
         = sunit=0      swidth=0 blks
naming =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal bsize=4096   blocks=2560, version=2
         = sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

企业面试题：

一个100M（100000K）的硬盘分区，分别写入1k和1M的文件，分别可以写多少个？

错误解答：很容易计算1k的个数：100*1000=100000个，1M的文件个数：100/1=100个。

假设block为4k大小，写入1k文件的数量

假设inode数量够多的时候，实际存放的文件数就是block的数量，浪费3/4的容量

假设inode数量小于block的数量，实际存放的文件数就是inode的数量，浪费3/4的容量

假设block为4k，写入1M的文件

硬盘空间多大，就可以写入100/1M的数量。

a)    上面的考试题考查的是文件系统inode和block的知识。

b)    inode是存放文件属性信息的（也包含执行文件实体的指针），默认大小256字节，在centos7里，xfs默认是512字节。

c)    block是存放文件实际内容的，默认大小4K

d)    一个文件至少要占用一个inode及一个block

默认较大分区常规企业真实场景情况下，inode数量是足够的，而block数量消耗的会更快。

企业面试题：

1. 一个100M（block的总大小、个数和单个block大小有关）的硬盘分区，分别写入0.5k的文件，及写入1M的文件，分别可以写多少个？为什么？

解答思路：先答四点知识

inode是存放文件属性信息的（也包含执行文件实体的指针），默认大小256字节，在centos7里，xfs默认是512字节。

block是存放文件实际内容的，默认大小4K

一个文件至少要占用一个inode及一个block

默认较大分区常规企业真实场景情况下，inode数量是足够的，而block数量消耗的会更快

正确解答：

默认分区常规情况下，对大文件来讲inode是足够的，而block数量消耗的会更快，block为4k的情况下，1m的文件不会有硬盘浪费，所以文件数量大概为100/1=100个

对于小文件0.1k，inode会消耗的更快，默认分区的时候block数量是大于inode数量的。每个小文件都会占用一个inode和一个block，所以最终文件的数量inode会先消耗完，文件总量是inode的最大数量。

1. 如果向硬盘写入数据提示如下错误：No space left on device。通过df -h查看硬盘空间，发现没满，请问可能原因是什么？

 答：可能是inode数量被消耗尽了。

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《Linux基础及进阶》：    015 - Linux文件与目录管理（12）    016 - Linux硬盘与文件系统（1）    017 - Linux硬盘与文件系统（2）    018 - Linux硬盘与文件系统（3）

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