Linux文件目录大小详解

谁践踏了优雅 2023-06-16 13:57 4阅读 0赞

**学无止境，遇到一个知识遗漏点，这里转载记录一下。**

# 介绍 #

在Ubuntu上，发现大部分目录大小都是4096，不论目录包含内容多少，即使空的

root@s:~# mkdir a
    root@s:~# ll
    total 124
    drwx------ 10 root root  4096 Jan 30 11:25 ./
    drwxr-xr-x 23 root root  4096 Jan 18 17:57 ../
    drwxr-xr-x  2 root root  4096 Jan 30 11:25 a/

这里有[解释][Link 1]，这里记录一下实验。  
**一般情况下，HDD磁盘最小的管理单位是扇区（Sector，也叫Unit或者Block），扇区的大小是512Bytes，但Linux一次I/O是8个扇区即4096Bytes**，因此Linux（准确的说是ext2/ext3等文件系统）存取文件的**最小单位即使4096Bytes（=8个Blocks)（Windows的NTFS好像是1K即2个Blocks）**。

# 一般目录大小 #

**而[目录是特殊文件][Link 2],OS初始分配8个Blocks，且size也即是4096Bytes**，这与普通文件（Regular file）不同，**普通文件的size是给予文件内容计算的实际值**，但是**目录实际占用的磁盘空间总是4096的倍数**。

root@s:~/a# ll
    total 8
    drwxr-xr-x  2 root root 4096 Jan 30 14:16 ./
    drwx------ 10 root root 4096 Jan 30 13:08 ../
    root@s:~/a# stat ./
      File: './'
      Size: 4096        Blocks: 8          IO Block: 4096   directory
    Device: fc00h/64512d    Inode: 11534348    Links: 2
    Access: (0755/drwxr-xr-x)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
    Access: 2018-01-30 14:16:36.871365855 +0800
    Modify: 2018-01-30 14:16:35.563360060 +0800
    Change: 2018-01-30 14:16:35.563360060 +0800
     Birth: -

可以看出，空目录，目录的大小也是4096。

root@s:~/a# for i in `seq 1 1000`; do touch file$i; done
    root@s:~/a# time ll
    total 36
    drwxr-xr-x  2 root root 28672 Jan 30 14:21 ./
    drwx------ 10 root root  4096 Jan 30 13:08 ../
    -rw-r--r--  1 root root     0 Jan 30 14:21 file1
    -rw-r--r--  1 root root     0 Jan 30 14:21 file10
    ...
    -rw-r--r--  1 root root     0 Jan 30 14:21 file999
    root@s:~/a# stat ./
      File: './'
      Size: 28672       Blocks: 64         IO Block: 4096   directory
    Device: fc00h/64512d    Inode: 11534348    Links: 2
    Access: (0755/drwxr-xr-x)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
    Access: 2018-01-30 14:21:46.632874068 +0800
    Modify: 2018-01-30 14:21:23.088755232 +0800
    Change: 2018-01-30 14:21:23.088755232 +0800
     Birth: -

创建了1000个文件后，目录占用64个Blocks（32768Bytes），大小28672，得出2点结论：  
**1，目录的大小随着目录内容变动  
2，目录的大小并不总是等于目录占用磁盘空间（本例是64个Blocks）的大小**

# 删除文件后的目录大小 #

root@s:~/a# rm file*
    root@s:~/a# ll
    total 36
    drwxr-xr-x  2 root root 28672 Jan 30 14:29 ./
    drwx------ 10 root root  4096 Jan 30 13:08 ../
    root@s:~/a# stat ./
      File: './'
      Size: 28672       Blocks: 64         IO Block: 4096   directory
    Device: fc00h/64512d    Inode: 11534348    Links: 2
    Access: (0755/drwxr-xr-x)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
    Access: 2018-01-30 14:29:32.914860654 +0800
    Modify: 2018-01-30 14:29:31.614855200 +0800
    Change: 2018-01-30 14:29:31.614855200 +0800
     Birth: -

**目录的size增大后，即使目录内容清空，目录大小以及所占磁盘空间并不相应减小。**

# 普通文件大小 #

来看看普通文件怎么样

root@s:~/a# touch file
    root@s:~/a# ll
    total 36
    drwxr-xr-x  2 root root 28672 Jan 30 14:31 ./
    drwx------ 10 root root  4096 Jan 30 13:08 ../
    -rw-r--r--  1 root root     0 Jan 30 14:31 file
    root@s:~/a# stat file 
      File: 'file'
      Size: 0           Blocks: 0          IO Block: 4096   regular empty file
    Device: fc00h/64512d    Inode: 11534353    Links: 1
    Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
    Access: 2018-01-30 14:31:23.039323153 +0800
    Modify: 2018-01-30 14:31:23.039323153 +0800
    Change: 2018-01-30 14:31:23.039323153 +0800
     Birth: -
    root@s:~/a# echo -n a >> file
    root@s:~/a# stat file
      File: 'file'
      Size: 1           Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
    Device: fc00h/64512d    Inode: 11534353    Links: 1
    Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
    Access: 2018-01-30 14:31:23.039323153 +0800
    Modify: 2018-01-30 14:32:05.955503631 +0800
    Change: 2018-01-30 14:32:05.955503631 +0800
     Birth: -

空文件大小为0，磁盘空间为0。

文件只包含一个字符（1Byte），大小为1Bytes，磁盘占用8Blocks。

root@s:~/a# for i in `seq 1 4095`; do echo -n a >> file; done
    root@s:~/a# stat file
      File: 'file'
      Size: 4096        Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
    Device: fc00h/64512d    Inode: 11534353    Links: 1
    Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
    Access: 2018-01-30 14:31:23.039323153 +0800
    Modify: 2018-01-30 14:34:50.472196602 +0800
    Change: 2018-01-30 14:34:50.472196602 +0800
     Birth: -

字符增加到4096个，size变为4096，磁盘占用任然是8Blocks。

root@s:~/a# echo -n a >> file
    root@s:~/a# stat file 
      File: 'file'
      Size: 4097        Blocks: 16         IO Block: 4096   regular file
    Device: fc00h/64512d    Inode: 11534353    Links: 1
    Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
    Access: 2018-01-30 14:31:23.039323153 +0800
    Modify: 2018-01-30 14:36:06.176516024 +0800
    Change: 2018-01-30 14:36:06.176516024 +0800
     Birth: -

在增加一个字符，**size变为4097，而磁盘占用变为16个Blocks了**。

root@s:~/a# echo a > file
    root@s:~/a# stat file 
      File: 'file'
      Size: 2           Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
    Device: fc00h/64512d    Inode: 11534353    Links: 1
    Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
    Access: 2018-01-30 14:31:23.039323153 +0800
    Modify: 2018-01-30 14:37:22.348837733 +0800
    Change: 2018-01-30 14:37:22.348837733 +0800
     Birth: -

**文件内容缩小，size变小，占用空间也变小了**。

**上面只是在ext2/ext3上实验的，而不同的文件系统表现是不一样的，比如这里[解释][Link 3]**

而现在支持[AF][]的磁盘扇区大小已是4096Bytes了，因为扇区之前间隔空间，所以理论上磁盘空间浪费减少了，而且正好与现行的I/O Block相等，所以应用程序如果以4096为单位读写的话，应该是性能最优的。有一点注意，支持AF的磁盘分区在现行Linux安装过程容易造成分区开始不对齐，而这会导致读写性能下降（我理解是，本来只要一个I/O，由于没对齐，跨扇区，导致多个I/O），这里有[解释][Link 4]

root@compute10:~# fdisk -l
    Disk /dev/sda: 931.5 GiB, 1000204886016 bytes, 1953525168 sectors
    Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
    Sector size (logical/physical): 512 bytes / 4096 bytes
    I/O size (minimum/optimal): 4096 bytes / 4096 bytes
    Disklabel type: dos
    Disk identifier: 0x27f39080
    
    Device     Boot   Start        End    Sectors  Size Id Type
    /dev/sda1  *       2048     999423     997376  487M 83 Linux
    /dev/sda2       1001470 1953523711 1952522242  931G  5 Extended
    /dev/sda5       1001472 1953523711 1952522240  931G 8e Linux LVM
    
    Partition 2 does not start on physical sector boundary.

上述参数解释[看这里][Link 5]

[Link 1]: https://link.jianshu.com?t=https%3A%2F%2Fsuperuser.com%2Fquestions%2F142893%2Fwhy-is-the-size-of-a-directory-always-4096-bytes-in-unix
[Link 2]: https://link.jianshu.com?t=http%3A%2F%2Fwww.ruanyifeng.com%2Fblog%2F2011%2F12%2Finode.html
[Link 3]: https://link.jianshu.com?t=https%3A%2F%2Fstackoverflow.com%2Fquestions%2F1346807%2Fhow-does-stat-command-calculate-the-blocks-of-a-file
[AF]: https://link.jianshu.com?t=https%3A%2F%2Fen.wikipedia.org%2Fwiki%2FAdvanced_Format
[Link 4]: https://link.jianshu.com?t=https%3A%2F%2Faskubuntu.com%2Fquestions%2F156994%2Fpartition-does-not-start-on-physical-sector-boundary
[Link 5]: https://link.jianshu.com?t=https%3A%2F%2Funix.stackexchange.com%2Fquestions%2F178899%2Foptimizing-logical-sector-size-for-physical-sector-size-4096-hdd