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磁盘与文件系统排查

文件系统通过目录项、inode 和数据块组织文件。本文负责磁盘容量、文件删除与缓存写回。

1. 面试核心

先记住这几条，再读正文

文件名与 inode。 目录项关联文件名与 inode，inode 保存文件元数据。卡 · inode 与文件系统结构
空间与 inode 耗尽。 df -h 查看块空间，df -i 查看 inode 使用量。卡 · 磁盘容量排查
空间统计口径。 df 统计文件系统空间，du 遍历可见文件并累计占用。卡 · 空间占用与 df、du 差异
删除与打开引用。 已删除文件仍被打开时，其存储空间继续保留。卡 · 空间占用与 df、du 差异
持久化保证。 fsync 同步文件数据与必要元数据，目录项需另行同步。卡 · 稀疏文件与持久化

2. inode 与文件系统结构

必会卡 · 什么是 inode？文件系统由哪些部分组成？卡 · 删除了大文件但空间没有释放，或者 du 找不到大文件但 df 显示快满了，可能是什么原因？

对象	保存内容
目录项	文件名与 inode 号的对应关系
inode	类型、权限、属主、大小、时间和数据位置
数据块	文件内容

ext4 还包含超级块、位图和 inode 表。路径查找逐级解析目录项，找到目标 inode。目录及 inode 缓存能减少实际磁盘读取。

硬链接是指向同一 inode 的不同名称。删除一个名称会减少链接数。剩余名称仍可访问该文件。

ext4 在创建文件系统时配置 inode 容量。扩展文件系统可增加块组和 inode。大量小文件仍可先耗尽 inode。其他文件系统的 inode 分配方式应分别确认。

ls -i 查看 inode 号，stat file 查看元数据。同一文件系统内的普通 rename 主要改变目录项。跨文件系统移动需要复制再删除。

3. 磁盘容量排查

必会卡 · 磁盘使用率很高甚至打满了，你怎样排查和处理？

用 df -h 与 df -i 确认挂载点和耗尽资源。
用 du 逐层定位目录，并注意访问权限。
用 find 查找大文件或大量小文件的来源。
核对打开文件、业务用途与保留策略后处理。
通过轮转、配额和增长告警控制后续写入。

du -xh --max-depth=1 /data | sort -rh | head
find /data -xdev -type f -size +1G -exec ls -lh {} \;
du --inodes -x --max-depth=1 /data | sort -nr | head

这里使用 GNU du。前两条定位空间大户，第三条比较 inode 数量。-x 和 -xdev 将范围限制在同一文件系统。

正在写入的日志优先通过应用轮转并重新打开。旧文件关闭后，再按策略清理。截断会丢弃已有内容，还会保留原文件偏移。非追加写入沿用原偏移。若该偏移超过新文件长度，后续写入会产生空洞。因此，截断只适合已确认写入语义的场景。

4. 空间占用与 df、du 差异

必会卡 · 删除了大文件但空间没有释放，或者 du 找不到大文件但 df 显示快满了，可能是什么原因？

现象	核对方向
删除后 df 用量不降	`lsof +L1` 查已删除但仍打开的文件
df 高、du 低	打开文件、挂载遮挡、元数据和访问权限
文件可见大小很大、du 很小	稀疏文件
空间未满却写入失败	inode、配额、预留块、只读挂载与 I/O 错误

unlink 删除目录项。最后一个硬链接消失后，打开引用仍会延长文件生命周期。内存映射也可持有文件引用。释放最后引用后，文件系统才可回收空间。

lsof +L1 用于寻找链接数小于 1 的打开文件。找到持有者后，可通知应用重新打开日志。重启也能关闭引用，但需评估业务影响。

挂载会遮住目录中原有内容。维护时可用额外的非递归绑定视图检查底层目录。直接卸载业务挂载点会中断访问，应按维护方案操作。