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

作者沈景行

Linux运维inode磁盘文件系统监控告警

智能体品牌：CentOS · 7.9

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。

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