面試官給我挖坑：rm刪除檔案之後，空間就被釋放了嗎？

zl1zl2zl3發表於2020-05-10
面試

在Linux，你是不是曾經天真的以為，使用rm刪除一個檔案，佔用的空間就釋放了？事情可能不是常常如人意。

產生一個指定大小的隨機內容檔案

我們先看一下當前各個掛載目錄的空間大小：

$ df -h
/dev/sda11      454M  280M  147M  66% /boot

我這裡挑選了其中一個結果展示（你可以選擇任一掛載目錄），接下來準備在/boot下生成一個檔案。

首先我們產生一個50M大小的檔案：

$ dd if=/dev/urandom of=/boot/test.txt bs=50M count=1

至此，我們產生了一個50M大小的檔案，再看boot下：

$ df -h
/dev/sda11      454M  312M  115M  74% /boot

這裡你不用關心到底多了多少，你只需要關注，/boot下的檔案增多了。

測試程式：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main(void)
{
    FILE *fp = NULL;
    fp = fopen("/boot/test.txt", "rw+");
    if(NULL == fp)
    {
       perror("open file failed");
       return -1;
    }
    while(1)
    {
       //do nothing
       sleep(1);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

至於程式本身，也沒幹啥實際的事情，就是開啟一個檔案，然後一直迴圈。編譯並執行：

$ gcc -o openFile openFile.c
$ ./openFile

開啟另外一個視窗，刪掉test.txt：

$ rm /boot/test.txt

再看一下boot空間：

$ df -h
dev/sda11      454M  312M  115M  74% /boot

咦？空間大小怎麼一點都沒變！！明明使用rm把它刪除了啊？

我們把openFile程式停掉，再看看：

$$ df -h
/dev/sda11      454M  280M  147M  66% /boot

乖乖，空間馬上就釋放掉了，也就是按照預期，我們的檔案被刪除了。

一個檔案什麼情況下才會被刪除？

實際上，只有當一個檔案的引用計數為0（包括硬連結數）的時候，才可能呼叫unlink刪除，只要它不是0，那麼就不會被刪除。所謂的刪除，也不過是檔名到 inode 的連結刪除，只要不被重新寫入新的資料，磁碟上的block資料塊不會被刪除，因此，你會看到，即便刪庫跑路了，某些資料還是可以恢復的。換句話說，當一個程式開啟一個檔案的時候（獲取到檔案描述符），它的引用計數會被+1，rm雖然看似刪除了檔案，實際上只是會將引用計數減1，但由於引用計數不為0，因此檔案不會被刪除。

struct inode {
struct hlist_node   i_hash; /* hash連結串列的指標 */
struct list_head    i_list; /* backing dev IO list */
struct list_head    i_sb_list; /* 超級塊的inode連結串列 */
struct list_head    i_dentry; /* 引用inode的目錄項物件連結串列頭 */
unsigned long    i_ino; /* 索引節點號 */
atomic_t         i_count; /* 引用計數 */
unsigned int     i_nlink; /* 硬連結數目 */

關於裡面的細節，還有很多內容（如硬連結數量也會影響檔案是否被刪除），這裡不一一展開。

如何釋放已經被刪除檔案佔用的空間？

關於釋放，前面已經說了，重啟開啟該檔案的程式即可。但是有沒有方法找到哪些檔案被刪除了，但還是被某些程式開啟了呢？

自然是有方法的：

$ lsof |grep deleted

其中被標記為deleted的檔案，就是這樣的一些檔案。

其實在前面的例子中，我們也可以很容易觀察到(openFile程式執行，test.txt檔案被刪除)：

$ ls -al /proc/`pidof openFile`/fd
total 0
lrwx------ 1 root root 64 5月   4 09:27 0 -> /dev/pts/25
lrwx------ 1 root root 64 5月   4 09:27 1 -> /dev/pts/25
lrwx------ 1 root root 64 5月   4 09:27 2 -> /dev/pts/25
lrwx------ 1 root root 64 5月   4 09:27 3 -> /boot/test.txt (deleted)

看見沒有，test.txt後面還有deleted字樣。

既然我們都說了，這樣的情況下檔案是沒有被刪除的，那麼還能不能恢復呢？實際上還是可以讀取的。

總結

實際上對於這種檔案被刪除了，常常出現於程式的日誌檔案中，可能你有一個定時任務去清理程式產生的日誌檔案，但是如果程式本身忘記關閉控制程式碼，就會導致磁碟空間得不到釋放，最終就是你認為檔案都被刪除了，但是磁碟卻依然被佔著。所以，養成好習慣，開啟檔案後，不用時，記得關閉檔案描述符。

如果發現明明已經刪除了大量檔案，但是空間卻並沒有恢復正常，那麼不妨看看是不是還有程式開啟了這些檔案。

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