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Linux特种文件系统--tmpfs文件系统

article 2024/11/4 17:55:21

tmpfs类似于RamDisk（只能使用物理内存），使用虚拟内存（简称VM）子系统的页面存储文件。tmpfs完全依赖VM，遵循子系统的整体调度策略。说白了tmpfs跟普通进程差不多，使用的都是某种形式的虚拟内存，至于数据存储在物理内存中还是在交换分区中，全权交由VM子系统。

tmpfs 文件系统

定义：tmpfs 是一个基于内存的文件系统，它在 RAM 中存储数据，因此访问速度非常快。
用途：tmpfs 通常用于存储临时文件，这些文件不需要永久保存，而且频繁读写。使用 tmpfs 可以减少对物理磁盘的磨损，并提高性能。
示例路径：常见的 tmpfs 挂载点包括 /dev/shm、/run、/tmp 等。
持久性：系统重启后，tmpfs 中的数据会被清空。

devtmpfs 文件系统

定义：devtmpfs 也是一种基于内存的文件系统，主要用于动态创建设备节点。
用途：devtmpfs 在系统启动时自动创建，用来存放动态设备文件。它减少了手动创建设备节点的需要，并且可以根据当前硬件自动创建所需的设备文件。
示例路径：devtmpfs 通常挂载在 /dev 目录下。
持久性：与 tmpfs 类似，系统重启后，devtmpfs 中的设备文件也会重新创建

查看tmpfs文件系统挂载情况

使用mount或df命令来查看tmpfs挂载情况，mount可以看到挂在点的一些属性信息；df可以查看挂载点大小以及使用率等。

 mount | grep tmpfs
 devtmpfs on /dev type devtmpfs (rw,nosuid,seclabel,size=930460k,nr_inodes=232615,mode=755)
 tmpfs on /dev/shm type tmpfs (rw,nosuid,nodev,seclabel)
 tmpfs on /run type tmpfs (rw,nosuid,nodev,seclabel,mode=755)
 tmpfs on /sys/fs/cgroup type tmpfs (ro,nosuid,nodev,noexec,seclabel,mode=755)
 tmpfs on /run/user/0 type tmpfs (rw,nosuid,nodev,relatime,seclabel,size=188216k,mode=700)
 
 df -hT
 Filesystem     Type     Size Used Avail Use% Mounted on
 devtmpfs       devtmpfs 909M     0 909M   0% /dev
 tmpfs         tmpfs     920M     0 920M   0% /dev/shm
 tmpfs         tmpfs     920M   17M 903M   2% /run
 tmpfs         tmpfs     920M     0 920M   0% /sys/fs/cgroup
 /dev/sda3     xfs       14G 3.2G   11G 24% /
 /dev/sda1     xfs     1014M 181M 834M 18% /boot
 tmpfs         tmpfs     184M     0 184M   0% /run/user/0

使用tmpfs文件系统

创建tmpfs并挂在到/test-tmpfs，对使用内存大小未做限制，但是分配了一个920M大小，当向其拷贝大于920M的数据，并未动态扩展超过920M（虽未指定size，会有一个缺省值：刚好是我内存的50%），仍然会报错：No space left on device。

mount tmpfs /test-tmpfs -t tmpfs

~]# dd if=/dev/zero of=/test-tmpfs/bigfile bs=1M count=1000
dd: error writing ‘/test-tmpfs/bigfile’: No space left on device
920+0 records in
919+0 records out
963661824 bytes (964 MB) copied, 0.788749 s, 1.2 GB/s

创建tmpfs并挂在到/test-tmpfs2，最大只能使用64m内存空间，很显然到存储文件大小超过64m时，报错：No space left on device

mount tmpfs /test-tmpfs2/ -t tmpfs -o size=64m

~]# dd if=/dev/zero of=/test-tmpfs2/bigfile bs=1M count=65
dd: error writing ‘/test-tmpfs2/bigfile’: No space left on device
65+0 records in
64+0 records out
67108864 bytes (67 MB) copied, 0.10594 s, 633 MB/s

第一个试验，默认大小920M，且当超过920M时并没有动态扩展，那么是不是最大只能设置size=920M呢？显然不是！经过查资料，不设置size，则默认使用物理内存的50%（我擦，从这里我可以逆向推机器的物理内存大小了~~）

mount tmpfs /test-tmpfs3/ -t tmpfs -o size=2048m 

~]# df -hT|grep test-tmpfs
tmpfs          tmpfs     2.0G     0  2.0G   0% /test-tmpfs3

既然tmpfs存储在内存中，那么tmpfs占用的内存是哪一部分呢？答案是shared memory。

~]# free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 1838 162 72 920 1602 590
Swap: 1638 61 1577

~]# rm -rf /test-tmpfs/bigfile
~]# free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 1838 162 992 1 683 1509
Swap: 1638 61 1577

通过tmpfs赋能应用加速

给squid代理加速，据说可以将系统负载从12降低到0.3。

1、创建并挂在tmpfs

mkdir /squid_tmp
chmod 1777 /squid_tmp
~]# cat /etc/fstab |grep squid
tmpfs /squid_tmp tmpfs size=256m

2、修改squid代理配置

~]# cat /etc/squid/squid.conf|grep -i cache
# Only allow cachemgr access from localhost
# Uncomment and adjust the following to add a disk cache directory.
#cache_dir ufs /var/spool/squid 100 16 256
cache_dir ufs /squid_tmp 256 16 256

ufs,缓存存储机制，具体参考Squid的使用手册
/squid_tmp，就是一个tmpfs
第一个256，指定缓存目录的大小，这是Squid可以使用的上限，可以根据实际情况酌情设定
16和第二个256，针对ufs机制，Squid在缓存目录下创建二级目录树。分别指定了第一级和第二级目录的数量。默认就是16和256，可以根据具体情况酌情设定。如下图：一级目录刚好16个。