Диски и файловые системы: разделы, LVM, монтирование, fstab, df и du, inode

↑ Этап 1 · Фундамент: Linux, Bash, сети

Желательно~5 мин чтенияУровень: junior

Зачем это на собесе

«Диск заполнен» — один из самых частых инцидентов. Нужно знать инструменты диагностики, LVM и то, чем место отличается от inode.

Блочные устройства и разделы

lsblk -f                      # дерево устройств, ФС, UUID, точки монтирования
blkid                         # UUID и типы
fdisk -l; parted -l           # таблицы разделов

Таблицы разделов: MBR (до 2 ТБ, 4 основных) и GPT (современная). Диски: /dev/sda, /dev/nvme0n1; разделы: /dev/sda1, /dev/nvme0n1p1.

sudo parted /dev/sdb -- mklabel gpt mkpart primary ext4 1MiB 100%
sudo mkfs.ext4 -L data /dev/sdb1         # или mkfs.xfs
sudo mkdir /data && sudo mount /dev/sdb1 /data

Файловые системы

ФС	Особенности
ext4	универсальная, надёжная; можно расширять и (офлайн) сжимать
XFS	производительность на больших файлах, по умолчанию в RHEL; расширять можно, сжимать нельзя
Btrfs / ZFS	снимки, сжатие, контроль целостности, RAID
tmpfs	в памяти (/run, /dev/shm)
NFS / CIFS	сетевые

Монтирование и fstab

mount; findmnt; umount /data
mount -o remount,rw /

/etc/fstab: постоянные монтирования (используйте UUID, не имена устройств):

UUID=3f1c...  /data  ext4  defaults,noatime,nofail  0  2
# поля: устройство  точка  ФС  опции  dump  fsck-порядок

nofail — не падать при загрузке, если диска нет. Проверка: sudo mount -a (ошибка в fstab может не дать системе загрузиться).

LVM (Logical Volume Manager)

Слой абстракции над дисками: PV (физический том) → VG (группа) → LV (логический том).

sudo pvcreate /dev/sdb /dev/sdc
sudo vgcreate vg_data /dev/sdb /dev/sdc
sudo lvcreate -L 100G -n lv_app vg_data
sudo mkfs.ext4 /dev/vg_data/lv_app
pvs; vgs; lvs
 
# расширение «на лету»
sudo lvextend -L +50G -r /dev/vg_data/lv_app       # -r расширяет и ФС
# или
sudo lvextend -l +100%FREE /dev/vg_data/lv_app && sudo resize2fs /dev/vg_data/lv_app   # ext4
sudo xfs_growfs /data                                                                  # XFS
 
sudo lvcreate -s -L 10G -n snap /dev/vg_data/lv_app   # снимок

Преимущества: гибкое изменение размеров, снимки, объединение дисков. Диск в облаке увеличили → growpart /dev/sda 1, pvresize, lvextend, resize2fs.

df, du, inode

df -h                   # использование по ФС
df -i                   # использование inode
du -sh /var/* | sort -h # крупные каталоги
du -xh --max-depth=1 / | sort -h | tail
ncdu /var               # интерактивно
lsof +L1                # удалённые, но открытые файлы

Inode — запись о файле (метаданные); их число фиксируется при создании ФС. Миллионы мелких файлов исчерпывают inode при свободном месте: «No space left on device» при df -h с запасом — проверьте df -i.

Типовые причины «диск заполнен»

1. Логи (/var/log, логи контейнеров /var/lib/docker/containers/*/*-json.log) — ротация, лимиты;
2. Docker: образы, тома, кэш сборки: docker system df, docker system prune -a --volumes (осторожно);
3. Удалённый, но открытый файл: процесс держит дескриптор, место не освобождается (lsof +L1, перезапуск процесса или > /proc/<pid>/fd/<n> для обнуления);
4. Исчерпаны inode;
5. Резерв root (5% на ext4): tune2fs -m 1;
6. Временные файлы, дампы памяти (core), кэши пакетов, старые ядра;
7. Бэкапы на том же диске.

Порядок: df -h → df -i → du по каталогам → lsof +L1 → причина и очистка; затем настроить мониторинг и алерт (80%/90%).

Прочее

• RAID: mdadm (0, 1, 5, 6, 10); RAID — не бэкап;
• smartctl -a /dev/sda — здоровье диска;
• fstrim -av — TRIM для SSD;
• шифрование: LUKS (cryptsetup);
• swap-файл: fallocate, mkswap, swapon;
• квоты, noatime, отдельные разделы для /var, /home.

Вопросы с ответами

df показывает 100%, но du не находит столько файлов. Почему?

Удалённые файлы, которые держит открытыми процесс (lsof +L1); либо файлы под точкой монтирования, либо разница в учёте метаданных. Решение — перезапуск процесса или очистка дескриптора.

«No space left on device», а df -h показывает свободное место. Причина?

Закончились inode (проверить df -i) или достигнут лимит квоты/резерв.

Зачем LVM?

Гибкое управление томами: расширение и перенос без остановки, объединение дисков, снимки.