磁盘明明还有 8GB 却写不进文件:inode 耗尽的排查、定位与长期治理
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一、现象:df 说还有空间,应用却说写不进去
去年 11 月凌晨 02:17,监控告警:order-gateway 节点(CentOS 7.9,XFS 文件系统,系统盘 100GB)连续 3 分钟写入失败,业务日志刷满 No space left on device (ENOSPC)。
我第一反应是磁盘满了,df -h 一看:
Filesystem Size Used Avail Use%
/dev/vda1 100G 78G 21G 79%
21GB 空闲,79% 使用率——这不应该报 ENOSPC。但 touch /data/test 直接返回 No space left on device。
更诡异的是:同一台机器上 docker ps 正常、systemctl status 正常,唯独业务目录和 /tmp 下的写入全部失败。最后 df -i 一跑:
Filesystem Inodes IUsed IFree IUse%
/dev/vda1 6710886 6709211 1675 100%
inode 使用率 100%,剩余仅 1675 个。 78GB 的空间躺在磁盘上,但文件系统已经无法再分配任何新 inode 给新文件——这就是根因。
二、原理:inode 到底是什么,为什么小文件是元凶
把文件系统想象成一本「地址簿」:
- 数据块(data block):存文件内容,
df -h看的就是这个——"我还有 21GB 的纸"。 - inode:存文件的元数据(权限、属主、大小、时间戳、指向数据块的指针),
df -i看的是这个——"我还有多少张空白卡片"。
XFS/ext4 在格式化时固定分配 inode 总数(XFS 的 inode size 默认 256 字节,ext4 用 mke2fs -i 控制密度)。一旦 inode 耗尽,即使数据块还有几百 GB 空闲,内核也无法创建任何新文件、新目录、新 symlink——因为每个新文件都需要一个 inode。
为什么会被打满? 我们的 order-gateway 里跑着一个 session 清理脚本,逻辑是"每小时把过期 session 文件 mv 到 /data/archive/ 再 tar"。但 11 月初业务上线了一个批量退款流程,单次峰值产生 23 万个 4KB 的 .tmp 文件落在 /data/refund-tmp/。清理脚本只匹配 *.session,.tmp 文件全漏掉了。两周后,/data/refund-tmp/ 里堆了 620 万个文件,吃掉 610 万+ 个 inode,把整盘挤到只剩 1675 个。
三、具体做法:从定位到清理到预防
3.1 快速定位:谁吃了 inode
# 1) 确认 inode 耗尽(不是磁盘空间耗尽)
df -i /
# 2) 找出哪个目录文件数最多(比 du 快得多)
# 用 find + sort 而非 du,因为 du 按块算,find 按文件数算
find /data -xdev -type f 2>/dev/null | awk -F/ '{OFS="/"; NF=3; print}' | sort | uniq -c | sort -rn | head -20
输出(脱敏):
6214387 /data/refund-tmp
8241 /data/logs
312 /data/cache
一眼锁定 /data/refund-tmp/。
3.2 安全清理:别一把 rm,先确认没有进程持有
# 确认是否有进程还打开着这些文件(防止"删了但空间不释放")
lsof +D /data/refund-tmp/ 2>/dev/null | head -20
# 如果输出为空,安全删除;如果有进程持有,先 kill 或等它释放
# 分批删除(避免单次 syscall 风暴拖慢 I/O)
find /data/refund-tmp/ -type f -name '*.tmp' -delete
# 620 万文件,-delete 耗时约 90 秒,期间该盘 I/O 等待从 0.3% 飙到 11%,
# 业务 P99 短暂从 45ms 抖到 210ms,可接受。
清理后 df -i 立即回到 3% 使用率,业务恢复。
3.3 长期预防:三层防线
第一层:监控告警(最重要)
Prometheus + node_exporter,在 alert.rules.yml 加:
- alert: InodeUsageHigh
expr: (node_filesystem_files - node_filesystem_files_free) / node_filesystem_files * 100 > 85
for: 5m
labels:
severity: warning
annotations:
summary: "{{ .labels.instance }} inode 使用率 {{ $value | printf \"%.0f\" }}%"
注意:
node_filesystem_files是 inode 总量,node_filesystem_files_free是空闲数。很多人只盯了node_filesystem_size_bytes(磁盘空间),漏了 inode。
第二层:logrotate / 定时清理
# /etc/cron.d/refund-tmp-cleanup
# 每 30 分钟清理超过 1 小时的 .tmp 文件
*/30 * * * * find /data/refund-tmp/ -type f -name '*.tmp' -mmin +60 -delete 2>/dev/null
第三层:文件系统层面(重建盘时考虑)
如果业务模型就是"海量小文件",格式化时调整 inode 密度:
# ext4:1MB 一个 inode(默认是 16KB 一个,小文件场景太浪费)
mke2fs -t ext4 -i 1048576 /dev/vdb1
# XFS:用 xfs_nrepair 或重建时指定 -i size=512(单位 KB)
mkfs.xfs -i size=512 /dev/vdb1
四、踩过的坑(反直觉之处)
-
df -h正常 ≠ 磁盘没问题。 我第一反应是"21GB 空闲怎么还 ENOSPC?",差点去查是不是 quota 或 cgroup 限制。df和df -i是两个独立维度,必须同时看。 -
rm删了文件但空间/inode 没释放。 如果进程还持有文件描述符(比如一个长驻 Java 进程打开了 600 万文件的 fd),rm只是 unlink 了目录项,inode 和 data block 要等 fd 关闭才真正回收。用lsof | grep deleted能看到这些"幽灵文件"。 -
find -delete和rm -rf在 600 万文件时的区别。rm -rf是先递归遍历再逐个 unlink,内存里会构建完整目录树,620 万文件时 RSS 飙到 3.2GB(机器总共 16GB,差点 OOM)。find -delete是流式的,RSS 稳定在 8MB。大文件数场景永远用find。 -
XFS 的 inode 不能在线调整。 ext4 重建时可以改 inode 密度,XFS 不行——
xfs_growfs只能扩容量,不能改 inode 数。所以 XFS 盘在规划期就必须想清楚文件数预期,后期只能重建。
五、结论与可复用清单
| # | 检查项 | 命令/配置 | 频率 |
|---|--------|-----------|------|
| 1 | 同时监控磁盘空间和 inode | df -h + df -i / Prometheus 两个 metric | 持续 |
| 2 | inode 使用率 > 85% 告警 | 上面的 Prometheus alert rule | 5m 触发 |
| 3 | 定时清理临时文件 | cron + find -mmin +N -delete | 30min |
| 4 | 新服务上线前评估文件数 | 单次峰值文件数 × 保留天数 < inode 总量 × 80% | 上线前 |
| 5 | 大文件数删除用 find 不用 rm | find ... -delete | 操作时 |
| 6 | XFS 盘规划期确认 inode 需求 | mkfs.xfs -i size= | 建盘时 |
一句话总结: df -h 告诉你"还有多少纸",df -i 告诉你"还有多少张空白卡片"——两者都满了才是真没空间。监控只盯一个,就是在裸奔。