Ext2文件系统彻底分析 | 磁盘空间分配

最新推荐文章于 2024-08-22 16:48:11 发布
最新推荐文章于 2024-08-22 16:48:11 发布
阅读量861 收藏 4
点赞数 1
CC 4.0 BY-SA版权
分类专栏： Linux内核 零基础linux入门到精通 数据存储与文件系统 Ext2文件系统彻底研究 文章标签： Linux Ext2 文件系统 操作系统
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/shuningzhang/article/details/89394123
本文深入分析Ext2文件系统中磁盘空间的分配过程，从计算存储路径、获取存储路径到实际分配空间，详述了ext2_get_blocks函数的主要任务，包括根据数据逻辑地址计算存储路径，确定需要分配的块数量，以及调用ext2_alloc_branch分配磁盘空间。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

历史文章回顾

阅读本文最好已经阅读过本号之前的相关文章，如果没有阅读，建议先阅读历史相关文章，具体包括：

  1. Ext2文件系统剖析｜数据的磁盘布局
  2. Ext4文件系统深度剖析｜文件数据的组织
  3. Ext2文件系统深度剖析｜读数据流程分析
  4. Ext2文件系统深度剖析｜写数据流程

在实际写数据到磁盘之前需要分配磁盘上的空间。这里的写数据包括写文件数据、在目录中创建文件和添加扩展属性等等。但凡需要存储新数据的场景都需要分配磁盘空间。分配磁盘空间的主要功能在函数ext2_get_blocks中实现，该函数的原型如下所示：

了解本专栏 订阅专栏 解锁全文 超级会员免费看
三十、Lunix恢复已rm文件+已删除但未释放空间（XFS+ext文件系统+lsof）
作者的博客园已搬家到优快云，访问博客园主页将默认跳转至优快云
03-14 870
通过**rm -f**命令删除的文件恢复： 1、lsof恢复：通过未结束的进程来恢复被删除的文件（任何类型文件系统） 2、`xfsdump`工具仅可以恢复`xfs`类型的文件，无法恢复`ext`类型的文件； 3、`extundelete`工具仅可以恢复`EXT`类型的文件，无法恢复`xfs`类型的文件；
Linux文件系统inode：从EXT2到EXT4的演进
操作系统内核探秘的博客
07-12 323
在计算机的世界里，“文件”是我们最熟悉的“朋友”——文档、照片、视频…但你是否想过：计算机是如何记住这些文件的位置、大小、修改时间？又是如何高效管理成百上千个文件的？答案就藏在“inode”这个神秘的小工具里。本文将聚焦Linux经典文件系统EXT系列（EXT2→EXT3→EXT4），用“拆积木”的方式，从inode的基本原理讲到它的演进故事，帮你彻底理解这个支撑文件系统运行的核心机制。用“图书馆管理”的类比讲清inode的作用；对比EXT2/EXT3/EXT4中inode的设计差异；
EXT2文件系统
08-15
EXT2文件系统存取结构的详细介绍且有实例分析
分析ext2文件系统磁盘分区结构
zwx5225的专栏
10-10 1353
原文：http://www.360doc.com/content/11/0628/15/7204565_130136729.shtml 最近看了些kernel fs code, 从实际例子，简单分析一下ext2文件系统的结构,  希望对大家有帮助   本文涉及到一些结构
老鸟帮您分析ext2文件系统
zwx5225的专栏
10-10 667
原文：http://www.z8soft.com/article/server/201105/20110504289253.shtml 随着Linux 的  发展和开源优势 正在逐渐被广大用户接受 下面我介绍一下ext2文件系统的相关知识e，xt2文件系统是Linux系统中的标
ext2文件系统读写过程解析
每天学习一点点的博客
08-28 1936
每个文件(不管是一般文件还是目录文件)都会占用一个 inode ， 且可依据文件内容的大小来分配多个 block 给该文件使用。 目录 当我们在 Linux 下的 ext2 文件系统创建一个目录时， ext2 会分配一个 inode 与至少一块 block 给该目录。其中，inode 记录该目录的相关权限与属性，并可记录分配到的那块 block 号码； 而 block 则是记录在这个目录下的文...
ext2文件系统详解
热门推荐
每天学习一点点的博客
08-24 2万+
第一部分磁盘的物理组成 磁盘的基本概念： 扇区为最小的物理存储单位，每个扇区为512字节。 将扇区组成一个圆，那就是柱面，柱面是分区的最小单位。 第一个扇区很重要，里面有硬盘主引导记录（Masterbootrecord,MBR）及分区表，其中MBR占有446字节，分区表占有64字节。 各种接口的磁盘在Linux中的文件名 ①/dev/sd[a-p][1-15]:为SCSI，SATA，U...
如何在文件系统中找到文件.docx
04-20
在这个主题中，我们将深入探讨如何在文件系统中找到文件，特别是聚焦于FAT文件系统以及EXT4文件系统的文件定位和恢复策略。 在FAT（File Allocation Table）文件系统中，文件的定位涉及到两个关键组件：文件目录表...
鸿蒙内核源码分析(文件概念篇) | 为什么说一切皆是文件
鸿蒙开发知识记录
08-22 1113
不说清楚什么是文件就说不清楚文件系统,更说不清楚内核是如何管理和为什么要这么来管理文件的。现代操作系统为解决信息能独立于进程之外被长期存储引入了文件,将文件抽象成一个宽泛的概念,把文档、目录（文件夹）、键盘、监视器、硬盘、可移动媒体设备、打印机、调制解调器、虚拟终端，还有进程间通信（IPC）和网络通信等输入/输出资源都看成文件来统一操作.因为它们都具有共同的读和写共性,一旦具有普适性,可以抽象出理想的模型,通过这个模型，设计工作就会变得简单而有序，API的设计可以化繁为简。
Linux的EXT2文件系统详解
KING
08-16 3064
Linux的EXT2文件系统（inode） 1.      文件系统将inode和block初始是就规划好了，如果想要改变就需要格式化分区； 2.      为什么分区中要有多个块组（block  group）：因为文件系统太大的时候，因为inode和block的数量太大不容易管理，每个块组中都有独立的inode、block、superblock系统； 3.      为什么可以一个硬盘上可
认识ext2文件系统
10-02
认识ext2文件系统 本资料是对ext2文件系统中的结构的说明，同时也对ext3文件系统作了补充，因为ext3也是兼容于ext2的.
转：ext2文件系统详解
superSmart_Dong的博客
09-26 1412
第一部分磁盘的物理组成 磁盘的基本概念： 扇区为最小的物理存储单位，每个扇区为512字节。 将扇区组成一个圆，那就是柱面，柱面是分区的最小单位。 第一个扇区很重要，里面有硬盘主引导记录（Masterbootrecord,MBR）及分区表，其中MBR占有446字节，分区表占有64字节。分区结构体如下的结构体如下： struct partition{ u8 drive; // 0x80 u8 head; u8 sector; u8 cylinder; u8...
Ext2文件系统剖析｜数据的磁盘布局
shuningzhang的专栏
04-19 765
概述 Ext2文件系统将磁盘划分为大小相等的逻辑块进行管理，其默认大小是4KB（不做特殊说明，本文后续内容都采用该默认值）。文件系统逻辑块的大小在格式化的时候可以指定的。文件系统将磁盘划分为逻辑块就好像一个大厦划分为若干个房间，或者超市规划为若干货架一样。同时为了便于管理和避免访问冲突，其将若干个逻辑块组成一个大的逻辑块，称为块组（Block Group）。块组是Ext2文件系统的管理单元，块组...
ext2文件系统super.c源码分析（Linux 2.6.24）
wenj12的博客
11-10 965
关于linux2.6.24版本的ext2文件系统的源码，super.c也是第三大的文件，欢迎指正！ /* * linux/fs/ext2/super.c * * Copyright (C) 1992, 1993, 1994, 1995 * Remy Card (card@masi.ibp.fr) * Laboratoire MASI - Institut Blaise Pascal * Universite Pierre et Marie Curie (Paris VI) * * fro
ext2文件系统inode.c源码分析（Linux 2.6.24）
wenj12的博客
11-09 1196
欢迎指正！ /* * linux/fs/ext2/inode.c * * Copyright (C) 1992, 1993, 1994, 1995 * Remy Card (card@masi.ibp.fr) * Laboratoire MASI - Institut Blaise Pascal * Universite Pierre et Marie Curie (Paris VI) * * from * * linux/fs/minix/inode.c * * Copyr
ext2文件系统简单认识
i_am_shaX的博客
01-24 713
ext（linux extended file system, ext?fs)。传统的磁盘与文件系统中，一个分区只能被格式化为一个文件系统，所以可以说一个文件系统就是一个分区。但由于像我们经常听到的LVM(Logical Volume Manager)以及software RAID的新技术的运用，可以将一个分区化为多个文件系统（lvm），也能够将多个分区合为一个文件系统（lvm，raid），所以说我
（十三）linux文件系统详解（基于ext2文件系统）
FadeFarAway的博客
01-01 4829
我们知道，一个磁盘可以划分成多个分区，每个分区必须先用格式化工具（例如某种mkfs命令）格式化成某种格式的文件系统，然后才能存储文件，格式化的过程会在磁盘上写一些管理存储布局的信息。下图是一个磁盘分区格式化成ext2文件系统后的存储布局： 　　文件系统中存储的最小单位是块（Block），一个块究竟多大是在格式化时确定的，例如mke2fs的-b选项可以设定块大小为1024、2048或4096字节
Linux内核之IO2：EXT文件系统详解(案例解析)
科学边界
08-27 3046
一切都是文件，Linux通过VFS中间层，支持多种文件系统，对APP统一接口； 文件系统的本质是将用户数据和元数据(管理数据的数据)，组织成有序的目录结构。 1 EXT2文件系统总体存储布局 一个磁盘可以划为多个分区，每个分区必须先用格式化工具(某种mkfs)格式化成某种格式的文件系统，然后才能存储文件，格式化的过程会在磁盘上写一些管理存储布局信息。一个典型的ext格式化文件系统存储布局如下： 文件系统最小存储单位是Block，Block大小格式化时确定，一般4K； 启动块(BootBlock): 大小
【Linux】基础I/O——理解ext2文件系统
2301_80224556的博客
07-19 1672
我们到现在为止讲的都是打开的文件。现在我们讲讲没有打开的文件如果一个文件没有被打开，那它就是在磁盘中被存储的，我们就要关心路径问题，存储问题，文件获取问题，那么操作系统是怎么处理这些问题的？不急，我们等会就讲我们先回答几个问题上面显示的内容叫文件的属性上面显示的是文件的内容 在Linux中我们存文件内容采用块来存储，文件属性则是采用inode来存储也就是说Linux文件在磁盘中存储，是将属性和内容分开存储的大家也没有见过磁盘？ 最近5年我们笔记本电脑一般使用SSD——固态硬盘，很少见到磁盘了。
表空间数据文件空间太大，使用率过低怎么办
最新发布
07-17
<think>我们面对的问题是：Oracle表空间数据文件空间太大且使用率过低，如何优化？ 根据引用内容，我们可以采取以下措施： 1. 如果表空间中有多个数据文件，且某些数据文件使用率很低，可以考虑收缩（resize）这些数据文件。 2. 如果表空间只有一个数据文件，但使用率很低，也可以尝试收缩该数据文件。 3. 如果收缩失败（可能因为数据文件中有数据分布在靠后的位置），则可能需要重新组织表空间（比如移动数据，然后收缩）。 步骤： 一、确认表空间使用情况 二、确定可收缩的空间 三、执行收缩操作 四、考虑重新组织表空间（如果直接收缩失败） 详细步骤： 一、确认表空间使用情况 我们可以使用类似引用[3]中的查询来获取表空间和数据文件的使用情况。这里我们调整一个更详细的查询，包括每个数据文件的使用情况： 引用[3]中的查询： 该语句通过查询dba_free_space，dba_data_files，dba_tablespaces这三个数据字典表，得到了表空间名称，表空间类型，区管理类型，以”兆”为单位的表空间大小，已使用的表空间大小及表空间利用率。 我们可以使用以下查询来查看每个数据文件的使用情况： ```sql SELECT df.tablespace_name AS "表空间名", df.file_name AS "数据文件", df.bytes / 1024 / 1024 AS "当前大小(MB)", SUM(fs.bytes) / 1024 / 1024 AS "空闲空间(MB)", (df.bytes - SUM(fs.bytes)) / 1024 / 1024 AS "已用空间(MB)", (df.bytes - SUM(fs.bytes)) / df.bytes * 100 AS "使用率(%)" FROM dba_data_files df JOIN dba_free_space fs ON df.file_id = fs.file_id WHERE df.tablespace_name = '你的表空间名' -- 替换为你的表空间名 GROUP BY df.tablespace_name, df.file_name, df.bytes ORDER BY df.tablespace_name, df.file_name; ``` 注意：如果表空间中有多个数据文件，这个查询会分别列出每个数据文件的使用情况。 二、确定可收缩的空间 每个数据文件可以收缩到的最小大小至少要比该数据文件中已使用的空间大（加上一些文件头信息）。我们可以通过以下查询来获取每个数据文件可收缩的最小大小： ```sql SELECT file_id, file_name, (block_id + blocks - 1) * block_size AS "最小可收缩大小(字节)" FROM ( SELECT file_id, MAX(block_id + blocks - 1) AS block_id_end FROM dba_extents GROUP BY file_id ) ext, dba_data_files ddf WHERE ext.file_id = ddf.file_id; ``` 或者，更简单的方式是使用`ALTER DATABASE DATAFILE ... RESIZE`命令时，Oracle会自动检查，如果指定的值小于实际需要的大小，会报错（ORA-03297）。 三、执行收缩操作 对于使用率低的数据文件，我们可以尝试收缩。例如，我们想将数据文件缩小到比当前已用空间稍大一些（比如加上20%的缓冲）。 ```sql ALTER DATABASE DATAFILE '数据文件完整路径' RESIZE 目标大小; ``` 例如，假设数据文件当前大小为1000MB，已用空间为200MB，我们可以将其缩小到250MB（留50MB缓冲）： ```sql ALTER DATABASE DATAFILE '/u01/app/oracle/oradata/orcl/users01.dbf' RESIZE 250M; ``` 四、如果收缩失败（因为数据文件中有数据块分布在文件末尾），我们需要移动这些数据块，然后才能收缩。这通常需要重组表空间，步骤如下： 1. 将表空间置于离线状态（OFFLINE） 2. 使用`ALTER TABLESPACE ... COALESCE`合并空闲空间（对于字典管理的表空间，但当前一般都是本地管理） 3. 或者，使用`ALTER TABLE ... MOVE`命令移动表到同一个表空间的开始位置，从而释放末尾的空间（注意：这会锁定表，且索引会失效，需要重建） 4. 或者，创建一个新的表空间，将对象移动到新表空间，然后删除原来的表空间（这种方法比较彻底，但操作复杂，且需要停机时间） 但是，如果表空间是本地管理的，并且使用自动段空间管理（ASSM），那么我们可以尝试使用`ALTER TABLE ... SHRINK SPACE`（对于支持收缩的表，且需要行移动）来压缩段，然后再收缩数据文件。 但是，更通用的方法是重组表空间，这通常包括： 1. 导出表空间中的对象 2. 删除这些对象 3. 收缩数据文件 4. 重新导入对象 这种方法风险高，且需要停机。 因此，我们通常建议在业务低峰期进行重组，或者使用在线重定义（DBMS_REDEFINITION）来重组表（无需停机，但操作复杂）。 考虑到操作的复杂性，如果表空间使用率过低，但数据文件收缩困难，且空间不是特别紧张，可以暂时不处理，等到后续空间不足时通过新增数据文件来解决（避免收缩带来的风险）。 优化建议： 1. 定期监控表空间使用率，避免过度分配。 2. 在创建表空间时，可以设置较小的初始大小，并启用自动扩展，这样就不会一开始就分配很大的空间。 3. 对于历史数据，可以考虑归档，然后使用分区表将历史分区移动到低成本的存储上。 根据引用[4]和[5]，我们还可以通过增加数据文件（如果表空间使用率高）来扩展表空间，但这里我们的问题是使用率低，所以不需要增加。 总结步骤： 1. 查询表空间数据文件的使用情况。 2. 对于使用率低的数据文件，尝试收缩（resize）。 3. 如果收缩失败，考虑重组表空间（移动对象）或者接受现状（如果空间压力不大）。 注意：在操作前备份数据！ 下面给出一个完整的操作示例： 假设表空间名为TS_TEST，其数据文件使用率仅为20%，且当前大小为1000MB，我们希望缩小到300MB（假设已用空间为200MB，留100MB缓冲）。 步骤1：检查数据文件使用情况（如上查询） 步骤2：尝试收缩 ```sql ALTER DATABASE DATAFILE '/u01/app/oracle/oradata/orcl/ts_test01.dbf' RESIZE 300M; ``` 如果报错：ORA-03297: 文件包含在请求的 RESIZE 值以外使用的数据 则说明在300MB之后的位置还有数据块，我们需要将这些数据块移动到300MB之前。 步骤3：重组 由于重组操作复杂，这里不展开，但提供一种思路：使用`ALTER TABLE ... MOVE`移动表（注意索引会失效，需要重建索引），然后再次尝试收缩。 例如： ```sql -- 移动表（需要表空间有足够的空闲空间来重组，因为移动表会使用额外的空间） ALTER TABLE 表名 MOVE; -- 重建索引 ALTER INDEX 索引名 REBUILD; ``` 注意：移动表会锁定表，因此需要在维护窗口进行。 如果表很多，可以考虑使用脚本批量生成移动语句。 另一种方法：使用DBMS_REDEFINITION在线重定义表（不会长时间锁定表，但操作复杂）。 由于操作风险较高，建议在测试环境验证后再在生产环境操作。 最后，如果无法收缩，且空间不紧张，可以暂时不处理，等到后续需要空间时再考虑。 相关问题： 1. 如何安全收缩Oracle数据文件释放磁盘空间？ 2. Oracle表空间重组有哪些方法？ 3. 如何在线重定义Oracle表？ 4. Oracle表空间使用率监控的最佳实践是什么？ 5. 如何归档Oracle历史数据以释放表空间？ 注意：在操作过程中，一定要备份数据，避免数据丢失。</think>### Oracle 表空间数据文件空间利用率低优化指南 当表空间数据文件分配空间过大而实际使用率过低时，会造成存储资源浪费。以下是系统性的优化方案： --- #### 一、诊断空间使用情况（关键前提） ```sql -- 检查数据文件实际使用率（核心诊断） SELECT file_name AS "数据文件路径", ROUND(bytes/1024/1024) AS "分配空间(MB)", ROUND((bytes - NVL(free_bytes,0))/1024/1024) AS "已用空间(MB)", ROUND(free_bytes/1024/1024) AS "空闲空间(MB)", ROUND((bytes - free_bytes)/bytes*100, 1) AS "使用率(%)" FROM dba_data_files JOIN ( SELECT file_id, SUM(bytes) free_bytes FROM dba_free_space GROUP BY file_id ) fs USING (file_id) WHERE tablespace_name = 'YOUR_TABLESPACE'; -- 替换为你的表空间名[^3] ``` **判断标准**：当空闲空间 > 总空间30% 且 使用率 < 50% 时需优化 --- #### 二、空间优化操作方案 ##### 方案1：直接收缩数据文件（首选） ```sql -- 收缩单个数据文件（需确保空闲空间连续） ALTER DATABASE DATAFILE '/path/to/datafile.dbf' RESIZE 200M; -- 调整为目标大小[^1] -- 示例：从500MB收缩到300MB ALTER DATABASE DATAFILE '+DATA/OLAPCDB/.../ts_xx.1804.1088175529' RESIZE 300M; ``` ##### 方案2：文件重组（碎片化严重时） 1. 创建临时表空间： ```sql CREATE TABLESPACE TEMP_TS DATAFILE '/new_path/temp_ts.dbf' SIZE 100M; ``` 2. 迁移对象： ```sql ALTER TABLE your_table MOVE TABLESPACE TEMP_TS; -- 迁移表 ALTER INDEX your_index REBUILD TABLESPACE TEMP_TS; -- 迁移索引 ``` 3. 收缩原文件后移回对象 4. 删除临时表空间 ##### 方案3：多文件整合（适用于分散小文件） ```sql -- 步骤1：添加新整合文件 ALTER TABLESPACE YOUR_TS ADD DATAFILE '/consolidated.dbf' SIZE 200M; -- 步骤2：迁移对象到新文件 ALTER TABLE your_table MOVE TABLESPACE YOUR_TS STORAGE (DATAFILE '/consolidated.dbf'); -- 步骤3：删除旧文件（先确保无数据） ALTER DATABASE DATAFILE '/old_file.dbf' OFFLINE DROP; ``` --- #### 三、操作注意事项 1. **前置检查**： ```sql -- 检查文件可收缩上限 SELECT MAX(block_id)*block_size/1024/1024 AS "最小允许大小(MB)" FROM dba_extents WHERE file_id = (SELECT file_id FROM dba_data_files WHERE file_name='your_file.dbf'); ``` 2. **风险控制**： - 操作前必须备份：`ALTER TABLESPACE YOUR_TS BEGIN BACKUP` - 避免业务高峰期操作 - 收缩后执行表分析：`ANALYZE TABLE your_table COMPUTE STATISTICS` 3. **错误处理**： - ORA-03297：尝试值小于实际数据占用 - ORA-03214：指定大小小于文件头要求 --- #### 四、预防性措施 1. **空间分配策略**： ```sql -- 创建表空间时合理设置初始大小 CREATE TABLESPACE APP_TS DATAFILE '/app_ts01.dbf' SIZE 500M AUTOEXTEND ON NEXT 100M MAXSIZE 10G; -- 初始值=预估半年用量[^4] ``` 2. **定期监控脚本**： ```sql -- 空间利用率日报 SELECT tablespace_name, ROUND(used_percent) AS "使用率(%)", CASE WHEN used_percent < 50 THEN '需优化' ELSE '正常' END AS status FROM (SELECT tablespace_name, (1 - (SUM(free_bytes)/SUM(bytes))) * 100 used_percent FROM dba_free_space JOIN dba_data_files USING (file_id) GROUP BY tablespace_name); ``` 3. **自动化维护**： - 设置月度空间审计任务 - 使用DBMS_SCHEDULER自动收缩（使用率<40%时触发） > **最佳实践**：生产环境建议保持表空间使用率在60%-85%之间，既避免空间浪费，又减少频繁扩容操作[^5]。 --- #### 五、优化效果验证 ```sql -- 优化后空间对比 SELECT before.size_mb AS "原大小(MB)", after.size_mb AS "现大小(MB)", ROUND((before.size_mb - after.size_mb)/before.size_mb*100) AS "缩减比例(%)" FROM (SELECT bytes/1024/1024 size_mb FROM dba_data_files WHERE file_name='your_file.dbf') after, (SELECT resize_value size_mb FROM v$recovery_file_dest) before; ```
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包

打赏作者

数据存储张

你的鼓励将是我创作的最大动力

¥1 ¥2 ¥4 ¥6 ¥10 ¥20
扫码支付：¥1
获取中
扫码支付

您的余额不足，请更换扫码支付或充值

打赏作者

实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值