處理文件系統(tǒng)和快照空間大小不一致的方法-創(chuàng)新互聯(lián)

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為什么文件系統(tǒng)和快照空間大小不一致？

有用戶咨詢，在ECS實(shí)例內(nèi)刪除文件后再打快照，發(fā)現(xiàn)快照容量并沒(méi)有變小。出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因與快照原理、以及文件系統(tǒng)與磁盤(pán)、快照的關(guān)系有關(guān)，即，只要被寫(xiě)過(guò)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)塊（Block），即使在磁盤(pán)中的相關(guān)文件已經(jīng)被刪除，數(shù)據(jù)塊仍會(huì)被記錄到快照中，所以出現(xiàn)快照比磁盤(pán)占用空間大的現(xiàn)象。文件系統(tǒng)中所謂刪除只是在需要?jiǎng)h除的文件頭部做個(gè)標(biāo)記，讓用戶知道這塊空間可以利用了，但并不會(huì)減少磁盤(pán)本身的空間占用。

為什么文件系統(tǒng)和快照空間大小不一致？

用戶在實(shí)例內(nèi)部看到的是磁盤(pán) (EBS)，在磁盤(pán)分區(qū)上創(chuàng)建的是文件系統(tǒng) (File System)。文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理磁盤(pán)空間，其操作最終均轉(zhuǎn)化為磁盤(pán)的 I/O 請(qǐng)求。EBS 會(huì)記錄 Block（指磁盤(pán)的邏輯塊地址被塊存儲(chǔ)劃分為相同大小的塊）狀態(tài)，按需將臟數(shù)據(jù)拷貝到 OSS，這就是打快照的過(guò)程。

以下原因可能會(huì)造成文件系統(tǒng)的空間與快照大小不一致：

文件系統(tǒng)本身的元數(shù)據(jù)會(huì)占用磁盤(pán)空間。

創(chuàng)建文件系統(tǒng)過(guò)程會(huì)寫(xiě)大量 Block。特別的，Windows 的慢速格式化會(huì)寫(xiě)臟大量 Block，而使用快速格式化可以減少寫(xiě)B(tài)lock 的數(shù)量。

文件系統(tǒng)為了減小開(kāi)銷(xiāo)，刪除文件只是在內(nèi)部做個(gè)標(biāo)記，而 EBS 不感知這個(gè)刪除指令，Block 仍然是已分配狀態(tài)，所以仍會(huì)把這部分也做到快照里，導(dǎo)致快照比文件系統(tǒng)大。

Virtio-block 和 Xen 的 Block-front 等模塊不支持 TRIM 指令（一種IO指令，提示LBA上的某段數(shù)據(jù)不再使用，可以被刪除），因而磁盤(pán)無(wú)法感知數(shù)據(jù)可以被刪除。

創(chuàng)建快照原理

創(chuàng)建快照原理如下圖所示。

說(shuō)明：

將磁盤(pán) LBA（邏輯塊地址） 劃分為 Block，未分配過(guò)的稱(chēng)為空塊，圖中白色小方框表示。

只要 Block 被寫(xiě)過(guò)（已分配，將不再是空塊），就將參與計(jì)量。

磁盤(pán)第一個(gè)快照是全量，空塊不拷貝。

磁盤(pán)后續(xù)快照是增量快照，拷貝自上一個(gè)快照以來(lái)的增量臟數(shù)據(jù)，因此同一個(gè) Block 在不同快照中可能會(huì)出現(xiàn)多個(gè)版本（圖中用不同顏色來(lái)表示）。

快照計(jì)量方法

如上圖所示，快照記錄空間共有 11 個(gè) Block，比磁盤(pán) T2 中的 9 個(gè) Block 還要多出 2 個(gè)。

對(duì)單塊磁盤(pán)的所有快照整體計(jì)量。

只對(duì)已分配的 Block 進(jìn)行計(jì)量。不同時(shí)間點(diǎn)相同版本 Block 只統(tǒng)計(jì)一次。

不同版本的 Block 占用 N 倍空間。

刪除快照的原理

刪除快照的原理如下圖所示。

說(shuō)明：

離線分析已刪除快照的所有 Block，刪除其中未被其他快照引用的數(shù)據(jù)。

刪除 S1 之后，剩下的快照一共有 10 個(gè) Block（包含 S0 的 6 個(gè)、S1 產(chǎn)生的 2 個(gè)臟數(shù)據(jù)、S2 的 2 個(gè)。），而不是 8 個(gè) Block（S0 的 6 個(gè)、S2 的 2 個(gè)）。

“數(shù)據(jù)寫(xiě)入操作”的準(zhǔn)確定義

首先澄清一個(gè)概念，對(duì)底層分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)而言，“數(shù)據(jù)寫(xiě)入操作”不僅僅意味著用戶寫(xiě)入的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，也包括格式化磁盤(pán)等一系列I/O操作。

用戶在拿到磁盤(pán)后，必須要先格式化才能正常使用。格式化的本質(zhì)是建立文件系統(tǒng)的過(guò)程。一個(gè)分區(qū)或磁盤(pán)在作為文件系統(tǒng)使用前，需要初始化，并將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄到磁盤(pán)上，這個(gè)過(guò)程就叫建立文件系統(tǒng)。

因此，在磁盤(pán)上建立文件系統(tǒng)，也就意味著對(duì)磁盤(pán)有數(shù)據(jù)寫(xiě)入操作。不同的文件系統(tǒng)，在格式化時(shí)寫(xiě)入的文件大小也不盡相同，具體如下：

Windows系統(tǒng)格式化，分為快速和正常格式化：

快速格式化只是給分區(qū)分配文件系統(tǒng)，并重寫(xiě)目錄表；

正常格式化不但會(huì)進(jìn)行上述工作，還會(huì)對(duì)分區(qū)逐扇區(qū)進(jìn)行掃描以確定和標(biāo)記壞扇區(qū)；

因此正常格式化操作，會(huì)填充磁盤(pán)空塊，相當(dāng)于把磁盤(pán)全盤(pán)寫(xiě)了一遍。在此種情況下，第一個(gè)全量快照的大小會(huì)近似于磁盤(pán)容量。而快速格式化占用的實(shí)際空間則相對(duì)較少。

Linux系統(tǒng)格式化，也同樣是建立文件系統(tǒng)的過(guò)程。因此剛剛格式化完畢的磁盤(pán)，在用戶沒(méi)有寫(xiě)入業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的時(shí)候，第一個(gè)快照也會(huì)有一定的容量大小，具體要看不同的文件系統(tǒng)格式而定。

以上是處理文件系統(tǒng)和快照空間大小不一致的方法的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！希望分享的內(nèi)容對(duì)大家有幫助，更多相關(guān)知識(shí)，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)成都網(wǎng)站設(shè)計(jì)公司行業(yè)資訊頻道！

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本文標(biāo)題：處理文件系統(tǒng)和快照空間大小不一致的方法-創(chuàng)新互聯(lián)
本文鏈接：http://muchs.cn/article42/dcpjec.html

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