【分享】关于xfs文件系统的inode动态分配的理解

在讨论xfs文件系统中inode的动态分配时，我们首先要了解inode与文件系统的关系。
inode是一种用来描述文件属性的数据结构，文件系统中用于存储文件的块的数量决定了可以创建的文件的数量。
xfs文件系统的inode总数与当前可用inode数量以及可用空间中可分配的inode数量密切相关。
具体来说，在格式化xfs时，imaxpct参数用于确定文件系统中可分配给inode的最大空间百分比。
对于低于1TB的文件系统，默认值为25%；对于低于50TB的文件系统，默认值为5%；对于高于50TB的文件系统，默认值为1%。
这意味着在1GBxfs文件系统中，通常会有250MB的空间分配给inode。
例如，当创建一个空文件时，所有250MB的保留空间将用于分配inode，因此inode总数将达到预期的上限。
如果您尝试创建的文件大小为4KB，则inode总数为512,000，这意味着这些inode为4KB文件使用的总空间为2048KB，这显然不足以填充1GB文件系统，因此inode不会被耗尽。
但是，当文件大小超过可用inode空间时，inode数量会动态变化，以确保用户无法消耗完所有可用inode。
这与我们在课堂上进行的实验相对应。
实验表明，当inode总数达到上限时，就变得无法创建文件。
通过实验验证，我们发现1GB的xfs文件系统在格式化时，大约有25%的空间被保留用于分配inode。
创建大量空文件后，inode数量达到理论上限，导致无法再创建文件。
同样，创建大于inode可用空间的文件不会消耗所有inode。
为了调整inode总数以满足不同的需求，我们可以在格式化时使用-imaxpct选项指定可分配给inode的空间百分比。
例如，如果将百分比设置为90%，则inode总数会增加，理论上会达到近188万个，尽管总容量仍为1GB。
综上所述，xfs文件系统中的“动态inode”现象本质上是动态调整inode总数以适应文件大小的变化，而不是总数的动态增加或减少。
格式化时调整imaxpct参数可以有效控制inode总数，以满足创建不同大小文件的需要。
虽然调整inode总数可以增加小文件的创建容量，但在实际应用中不推荐这种调整方法，因为它涉及禁用CRC元数据检查、更改inode大小等操作，可能会带来潜在的风险和问题。

xfs文件系统：layout与架构、源码分析

本文由腾讯工程师Aurelian撰写，深入剖析了Linux内核中xfs文件系统的布局和结构，并基于源码分析了其工作原理。
首先，使用布局来存储基本信息，其中使用B+树来快速查找空间。
在文件操作方面，xfs支持三组操作：iops、fops、aops，分别负责inode元数据、内存级读写、磁盘级读写。
创建文件时会指定配额和空间预留，并通过xfs_trans_reserve_quota和xfs_dir_ialloc等一系列函数来完成操作。
分配inode时，会根据agi信息和ag的空闲状态动态分配inode，并使用xfs_iget来保证inode在主存中可用。
磁盘级inode分配涉及获取agi信息和搜索B+树，xfs_ialloc_ag_alloc会根据空闲inode状态完成持久或间断分配。
写操作涉及内存和磁盘层面，缓冲区由页缓存管理，io和directDAXwrite都有具体的处理方式。
xfs中的映射关系和数据区树管理对于高效的读写至关重要。
工具方面，mkfs。
希望这篇文章能够帮助读者理解xfs的复杂性。
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linux系统如何知道某文件在硬盘中的位置?

不同的文件系统查找文件位置的原则不同。
以XFS文件系统为例，它通过inode结构来查找文件位置。
具体来说，在XFS文件系统中，可以通过inode号直接找到inode的位置。
inode编号由描述inode在XFS文件系统中的特定位置的格式组成。
但如何获取文件的inode号其实是通过目录的内容来实现的。
创建文件时，会计算该文件的inode位置并将其存储在目录中以供以后访问。
获得文件inode号后，查找文件内容的组织方式就成为另一个关键问题。
在XFS文件系统中，文件内容的组织可以参考磁盘的组织结构。
找到文件inode后，可以直接通过inode号找到文件的物理位置。
因此，了解磁盘的文件系统特定结构对于文件定位至关重要。
访问文件时，从根目录开始解析路径名，直到找到目标文件。
这个过程涉及到几个概念，包括VFS（虚拟文件系统）方面，比如挂载比率。
实际操作中，可以通过手动演示了解文件定位的过程。
本例以挂载在根目录“/”的文件系统A和挂载在“/mnt/test/”的文件系统B为例，说明如何通过路径名查找特定文件。
查找文件时，首先查找目录项的inode号，然后在inode中查找目标文件。
通过挂载率可以找到文件实际所在的文件系统。
然后找到文件目录的inode号，从inode中查找目标文件的inode号。
最后根据inode号找到文件在磁盘上的物理位置。
为了更直观地了解文件的物理位置，可以使用bmap等特定工具。
bmap提供了文件数据的逻辑偏移地址和物理地址的映射关系，有助于了解文件数据在磁盘上的分布情况。
例如，bmap可以显示文件各个部分在磁盘上的物理位置。
虽然本文以XFS文件系统为例，但不同的文件系统可能有不同的组织方式。
因此，分析文件系统需要专业的理解和使用适当的工具。
虽然有可以跨文件系统的工具，例如filefrag，但它们的分析能力有限。
专业的文件系统分析往往需要深入了解其内部结构并使用二进制或十六进制读取技术进行分析。

xfs文件系统-磁盘上的inode

所有文件、目录和链接都通过从超级块中根inode的定义派生的inode以特定方式存储在磁盘上。
索引节点包含主体、状态数据、描述数据和属性分支信息。
在图中。
图15.1显示了硬盘inode的结构。
主体包括内容、状态数据以及与描述数据和属性分支相关联的信息。
数据叉(di_u"datafork")包含与inode相关的数据，具体取决于文件类型和文件内容的大小，并且结构体表示该数据。
属性叉（di_a“attributefork”）包含扩展属性，其结构由di_aformat的值决定。
在inode的“文本区域”中，剩余的空间用于存储数据分支和属性分支。
数据分支从某些偏移量开始，属性分支位于不同的位置，具体取决于di_forkoff的值。
15.1inode核心包含基本文件信息，如唯一标识符、访问权限、类型、版本、数据格式、链接数、用户id、用户组id、项目id、属性数、时间戳、大小、块数等。
15.2未链接指针用于跟踪已取消链接但仍被程序打开的inode，并存储在未链接组索引哈希桶中分布。
15.3数据分叉基于inode类型和di_format，用于指示文件数据的位置。
格式取决于文件类型。
15.4属性分支总是包含与inode相关的扩展属性，位置由di_forkoff的值决定，结构取决于di_aformat的值。
扩展属性有两个版本：“attr1”和“attr2”。
“attr2”最大限度地利用inode空间，建议用于文件系统。
因此，索引节点以结构化形式存储有关文件的信息，包括基本数据、状态、链接、时间戳、属性等，让文件系统管理更加简单。