Linux性能优化实战 23：文件系统

Linux 文件系统为每个文件都分配两个数据结构，索引节点 和 目录项。

1. 索引节点：简称为 inode，用来记录文件的元数据，比如 inode 编号、文件大小、访问权限、修改日期、数据的位置等。

索引节点同样占用磁盘空间。

2. 目录项：记录文件的名字、索引节点指针以及与其他目录项的关联关系。

多个关联的目录项，就构成了文件系统的目录结构。

由内核维护的一个内存数据结构，也被叫做目录项缓存。

3. 每个文件只有一个索引节点，但可以有多个目录项。(例如硬链接)

4. 索引节点是存储在磁盘中的数据，目录项是一个内存缓存，加速文件的访问。

5. 磁盘在执行格式化时，会被分成三个存储区域，超级块、索引节点区和数据块区。

6. 图示：

Linux性能优化实战 23：文件系统

二、虚拟文件系统

1. 为了支持各种不同的文件系统，Linux 内核在用户进程和文件系统的中间，引入了一个抽象层，也就是虚拟文件系统 VFS。

2. 示意图：

Linux性能优化实战 23：文件系统

三、文件系统 I/O

1. VFS 提供了标准的文件访问接口，提供给应用程序使用。

就cat命令来说，它依次调用了open()，read()，write() 三个接口。 (write把文件内容输出到标准输出中)

2. 文件读写方式分四类：

(1) 缓冲与非缓冲 I/O：

标准库内部实现的缓存。程序遇到换行时才真正输出，而换行前的内容被标准库缓存了起来。

(2) 直接与非直接 I/O：

直接 I/O：跳过操作系统的页缓存，直接跟文件系统交互来访问文件。

非直接 I/O：先经过系统的页缓存，然后再由内核或额外的系统调用，真正写入磁盘。

(3) 阻塞与非阻塞 I/O：

阻塞 I/O：应用程序执行 I/O 操作后，如果没有获得响应，就会阻塞当前进程。

非阻塞 I/O：不会阻塞。随后再通过轮询或者事件通知的形式，获取调用的结果。

注意：描述的主体是应用程序。

(4) 同步与异步 I/O：

同步 I/O：应用程序执行 I/O 操作后，要一直等到整个 I/O 完成后，才能获得 I/O 响应。(系统给它响应)

异步 I/O，应用程序执行 I/O 操作后，不用等待整个 I/O 完成，可以继续执行下面的程序。等到这次 I/O 完成后，响应会用事件通知的方式，告诉应用程序。(系统给它响应)

注意：描述的主体是系统。

1. 查看磁盘容量 df -h

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2. 查看索引节点容量 df -i

Linux性能优化实战 23：文件系统

3. 当发现索引节点空间不足，但磁盘空间充足时，很可能就是过多小文件导致的。

删除这些小文件，或者移动到索引节点充足的其他磁盘中，就可以解决这个问题。