从 lsof 最先 ，深入明确 Linux 虚拟文件系统
配景
有时会泛起这样的情形 ，磁盘空间显示已经被占满 ，可是在审查磁盘的详细文件占用情形时 ，发明磁盘仍然有很大的空余空间 。
1.执行
df
下令审查磁盘使用情形 ，发明磁盘已经满了 。
-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
登录后复制
2.执行 du 下令审查各个目录的磁盘占用情形 ，把各个目录文件的巨细相加 ，发明并没有占满磁盘 ，有10多G空间莫名失踪 。
-bash-4.2$ du -h --max-depth=1 /home16M /home/logs11G /home/serverdog11G /home
登录后复制
3.为何会泛起这样的情形呢？
由于虽然文件已被删除 ，可是一些历程仍然翻开这些文件 ，因此其占用的磁盘空间并没有被释放 。执行
lsof
下令显示翻开已删除的文件 。将有问题的历程重启（或 ，清空） ，磁盘空间就会获得释放 。
-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)
登录后复制
那么 ，Linux 的文件系统 ，究竟为什么这么设计呢？要相识这些 ，就要先弄清晰并禁止易 ，下面将从一些基本看法入手 ，一步步将这些梳理清晰：
什么是虚拟文件系统（VFS：virtual filesystem）？
什么是通用文件模子？
超等块工具（superblock object）
索引节点工具（inode object）
文件工具（file object）
目录项工具（dentry object）
文件的看法
文件的表达
内存表达
磁盘表达
目录树的构建
软链接 vs 硬链接
文件 & 磁盘治理
索引节点状态
文件 & 历程治理
操作：
翻开&删除
虚拟文件系统（virtual filesystem）
下图显示了 Linux 操作系统中认真文件治理的基本组件 。上半区域为用户模式 ，下半区域为内核模式 。应用程序使用标准库libc来会见文件 ，库将请求映射到系统挪用 ，以便进入内核模式 。
所有与文件相关的操作的入口都是虚拟文件系统（VFS） ，而非特定的额文件系统（如Ext3、ReiserFS和NFS） 。VFS 提供了系统库和特定文件系统之间的接口 。因此 ，VFS 不但充当笼统层 ，并且现实上它提供了一个文件系统的基本实现 ，可以由差别的实现来使用和扩展 。因此 ，要相识文件系统是怎样事情的 ，就要先相识VFS 。
通用文件模子
VFS 的主要头脑在于引入了一个通用文件模子（common file model） 。通用文件模子由以下工具类型组成：
超等块工具（superblock object）
内存：文件系统装置时建设 ，存放文件系统的有关信息
磁盘：对应于存放在磁盘上的文件系统控制块（filesystem control block）
索引节点工具（inode object）
内存：会见时建设 ，存放关于详细文件的一样平常信息（inode 结构）
磁盘：对应于存放在磁盘上的文件控制块（file control block）
每个索引节点工具都有一个索引节点号 ，唯一地标识文件系统的文件
文件工具（file object）
内存：翻开文件时建设 ，存放 翻开文件 与历程之间举行交互的有关信息（file 结构）
翻开文件信息 ，仅当历程会见文件时代保存于内核内存中 。
目录项工具（dentry object）
内存：目录项一旦被读入内存 ，VFS就会将其转换成dentry 结构的目录项工具
磁盘：特定文件系统以特定的方法存储在磁盘上
存放目录项（即 ，文件名称）与对应文件举行链接的有关信息
目录树
综合来说 ，Linux 的 根文件系统(system’s root filessystem) 是内核启动mount的第一个文件系统 。内核代码映像文件生涯在根文件系统中 ，而系统指导启动程序会在根文件系统挂载之后 ，从中把一些基本的初始化剧本和效劳等加载到内存中去运行（文件系统和内核是完全自力的两个部分） 。其他文件系统 ，则后续通过剧本或下令作为子文件系统装置在已装置文件系统的目录上 ，最终形成整个目录树 。
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);
登录后复制
就单个文件系统而言 ，在文件系统装置时 ，建设超等块工具 ；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 ，以便获取响应的索引节点 ，然后读取索引节点的目录文件 ，转化为dentry工具 ，再检查匹配的目录项 ，重复执行以上历程 ，直至找到对应的文件的索引节点 ，并建设索引节点工具 。
软链接 vs 硬链接
软链接是一个通俗的文件 ，其中存放的是另外一个文件的路径名 。硬链接则指向统一个索引节点 ，硬链接数纪录在索引节点工具的 i_nlink 字段 。当
i_nlink
字段为零时 ，说明没有硬链接指向该文件 。
文件 & 历程治理
下图是一个简朴示例 ，说明历程是怎样与文件举行交互 。三个差别历程翻开统一个文件 ，每个历程都有自己的文件工具 ，其中两个历程使用统一个硬链接（每个硬链接对应一个目录工具） ，两个目录项工具都指向统一个 索引节点工具 。
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战略 。关于索引节点的数据 ，当文件被翻开时 ，才会加载索引节点到内存 ；当不再被历程使用 ，则从内存踢出 ；若是中心有更新 ，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
登录后复制
索引节点是否仍在使用 ，是通过
open()
和
close()
操作建设和销毁文件工具 ，文件工具通过索引节点提供的
iget
和
iput
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 ，若是 i_count = 0 ，则意味着不再有历程引用 ，将会从内存释放 。
文件 & 磁盘治理
文件与磁盘治理联系最细密的操作 ，莫过于touch和rm操作 ，而尤以后者最为要害 。通过strace(或 dtruss) ，审查 rm 的现实的系统挪用
# 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
登录后复制
可以发明 rm 现实是通过 unlink 完成的 。unlink代表删除目录项 ，以及镌汰其索引节点的计数 。由通用文件模子可知 ，父目录自己同样是一个文件 ，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 ，也就意味着首先要翻开父目录的文件 。那么 ，删除操作即可明确为：
删除下令（一个历程）使用 open 操作获得父目录文件工具
通过 iget 增添 目录文件的索引节点工具计数
读取目录文件数据
将目录文件数据转化为目录项工具
由于目录项包括文件的索引节点 ，类似的 ，需要通过 iget 增添文件的索引节点工具计数
删除目录的目录项
镌汰文件索引节点工具的硬链接计数i_nlink
通过 iput 竣事对文件索引节点工具的操作 ，使用计数 i_count 减一
判断i_count是否为零 ，若是为零 ，则释放内存
然后 ，判断i_nlink是否为零 ，若是为零 ，则释放磁盘空间
通过 iput 竣事对目录索引节点工具的操作 。
总结
转头来看遇到的问题 ，着实可以从两个角度来明确：
索引与数据
文件系统与文件、磁盘治理与文件、历程治理与文件 ，最焦点的都是文件的索引 ，而不是文件的数据 。把数据和索引脱离是明确文件系统的要害 。
缓存战略
由于操作系统使用 Write back 的战略 ，意味着只有先释放内存 ，才有可能释放磁盘 。
Why lsof ?
从上面的模子可以很清晰的明确 ，由于目录已经没有索引到文件了 ，可是翻开文件尚有索引到文件 ，以是不可连忙释放磁盘空间 。
为什么 lsof 可以找到已删除未释放的文件呢？
lsof ，顾名思义：list open files ，该下令的原理就是查找翻开文件的列表 ，因此可以找到已删除未释放的文件 。
以上就是从 lsof 最先 ，深入明确 Linux 虚拟文件系统的详细内容 ，更多请关注本网内其它相关文章！
