inode、block和磁盘性能的关系

inode、block和磁盘性能的关系

什么是inode和block？

理解inode，要从文件储存说起。
　　文件储存在硬盘上，硬盘的最小存储单位叫做"扇区"（即：Sector）。每个扇区储存512字节（相当于0.5KB）。
　　操作系统读取硬盘的时候，不会一个个扇区地读取，这样效率太低，而是一次性连续读取多个扇区，即一次性读取一个"块"（block）。这种由多个扇区组成的"块"，是文件存取的最小单位。"块"的大小，最常见的是4KB，即连续八个 sector组成一个 block。
　　文件数据都储存在"块"中，那么很显然，我们还必须找到一个地方储存文件的元信息，比如文件的创建者、文件的创建日期、文件的大小等等。这种储存文件元信息的区域就叫做inode，中文译名为"索引节点"。
　　block中存储的就是文件的实际数据，比如说，照片，视频，音频等等，但是有一点需要注意！就是inode当中不包含文件名！一个文件的文件名，存储在上级目录的block中！
　　其实inode和block之间的关系就像是一本书一样，inode是一本书的目录，一本书会有很多内容，一个知识点或者一个故事会占很多页，一个block就相当于书中的一页内容。

inode的内容

inode包含文件的元信息，具体来说有以下内容：

• 文件的字节数
• 文件拥有者的User ID
• 文件的Group ID
• 文件的读、写、执行权限
• 文件的时间戳，共有三个：ctime指inode创建时间，mtime指文件内容上一次修改的时间，atime指文件最后一次访问的时间。
• 链接数，即有多少文件名指向这个inode
• 文件数据block的位置
  可以用stat命令，查看某个文件的inode信息。

inode的大小

inode也会消耗硬盘空间，所以硬盘格式化的时候，操作系统自动将硬盘分成两个区域。一个是数据区，存放文件数据；另一个是inode区（inode table），存放inode所包含的信息。
　　每个inode节点的大小，一般是128字节或256字节。inode节点的总数，在格式化时就给定，一般是每1KB或每2KB就设置一个inode。假定在一块1GB的硬盘中，每个inode节点的大小为128字节，每1KB就设置一个inode，那么inode table的大小就会达到128MB，占整块硬盘的12.8%。
　　inode和block的大小是可以手动去指定的，并且在不同的操作系统和文件系统下inode和block的大小是不一样的。
　　由于每个文件都必须有一个inode，因此有可能发生inode已经用光，但是硬盘还未存满的情况。这时，就无法在硬盘上创建新文件。但是可以通过更改inode大小来改变inode数量。

实际案例

• 情景：
  在一台配置较低的Linux服务器（内存、硬盘比较小）的/data分区内创建文件时，系统提示磁盘空间不足，用df -h命令查看了一下磁盘使用情况，发现/data分区只使用了66%，还有12G的剩余空间，按理说不会出现这种问题。 后来用df -i查看了一下/data分区的索引节点(inode)，发现已经用满(IUsed=100%)，导致系统无法创建新目录和文件。
• 查找原因：
  /data/cache目录中存在数量非常多的小字节缓存文件，占用的Block不多，但是占用了大量的inode。
• 解决方案：
  • 删除/data/cache目录中的部分文件，释放出/data分区的一部分inode。
  • 用软连接将空闲分区/opt中的newcache目录连接到/data/cache，使用/opt分区的inode来缓解/data分区inode不足的问题。
  • 先将该磁盘数据备份，人工更改inode大小，增加inode数量

磁盘性能

其实block的大小与业务与磁盘的I/O性能有着密不可分的关系。 block并非越大越好或者越小越好，还是要看业务，下面就举两个例子：

• 如果遇到这种单个文件特别小（小于一个block），而且这种小文件特别多，block设置的太大则对block是一种浪费！这是因为一个文件不管有多小，它都会占用一个inode和一整个block，假如说一个block的大小为4k，磁盘里有一个小文件是1k，那么这个小文件会把4k的一整个block全部占用，剩下的3k就白白浪费掉了。

• 如果单个文件很大的情况下，block设置的很小，就需要读取多个block，这对磁盘I／O是一种消耗（因为每读取一个block都会消耗磁盘I/O,磁盘每次读取都是以block为单位的）

• 如果单个文件很大，适当的加大block的大小则会提高磁盘的读取效率，减少了磁盘的I/O。

• 当block设置的太小，则会影响大文件的读取效率，如果block设置的太小，那么存储一个大文件就需要很多很多block，在读取数据的时候就需要到很多block中去读取内容，刚刚说过，磁盘每次读取内容都是以block为单位的，每读取一个block都会浪费一次磁盘I／O，所以，磁盘读取大文件的效率就回大大降低～

所以，综上所述，在进行磁盘格式化区时根据业务的不同对block做一些调整，可以提高磁盘的利用率和读取性能。

补充：

• 一个文件的文件名，存放于上级目录的block中。
• 多个文件可以占用同一个inode（linux的硬链接就是这个原理）
• 一个block只能属于一个文件。

转载于:https://my.oschina.net/1995blog/blog/1592375