ext4文件系统磁盘利用率低却出现“No space left on device”的原因及解决方案

本文介绍了在ext4文件系统中磁盘利用率低却出现“No space left on device”的原因及对应的解决方案。

问题现象

在ext4文件系统中创建文件时，出现了“No space left on device”的错误，尽管磁盘空间利用率低（或磁盘仍有剩余空间）。

在挂载点/mnt上挂载磁盘设备/dev/vdb，此时磁盘的利用率为1%为例。

Filesystem     Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
...
/dev/vdb       ext4      100G  308K   95G   1% /mnt

进入到目录/mnt中，并通过下面的命令创建一个文件。
```
sudo touch testfile.txt
```
报错信息如下所示。
```
touch: cannot touch 'testfile.txt': No space left on device
```

问题原因

在制作ext4文件系统时，系统内部会维护一个inode表。每当创建一个新的文件或目录时，都会消耗一个inode。因此，即便某个文件本身占用的存储空间不大，一旦inode表中的inode用尽，就无法再创建新的文件或目录。这就是为什么在磁盘空间利用率不高的情况下，仍可能出现“No space left on device”的错误。这种情况常见于文件系统中有大量小文件的场景。

解决方案

本问题存在多种解决方案，以下将逐一介绍各方案并分析其利弊。

清理不必要的数据

删除不再使用的小文件以释放其所占用的inode数据空间，从而能够进行新建文件或目录的操作。

优点：操作简单。
缺点：存在一定风险，是一种临时解决方案。

优化文件存储方式

对于某些应用程序，建议将多个小文件合并为一个大文件，以降低inode的使用率。或利用压缩技术，将多个小文件存储为压缩包，不仅能节省空间，还能减少对inode的需求。

优点：显著降低inode的消耗，处理少量大文件通常比管理大量小文件更为简便。
缺点：合并文件可能会导致对单个文件的访问变得复杂。

增加文件系统的inode数量

警告

该方案将重新在磁盘上制作文件系统，这将导致磁盘上的数据被抹除。在进行以下操作前，请务必做好数据备份，防止数据丢失！具体操作，请参见创建快照。

通过控制inode密度从而增加inode数量。

优点：具备较高的灵活性，可以控制inode密度。
缺点：操作不当可能导致数据丢失，存在较大的操作风险。

如果经常出现inode耗尽的情况，可以考虑重新格式化文件系统，并在创建时调整文件系统中的 inode密度。本文以在挂载点/mnt上挂载磁盘设备/dev/vdb为例。

备份数据。具体操作，请参见创建快照。
执行以下命令，卸载/mnt。
```
sudo umount /mnt
```
执行以下命令，重新在设备/dev/vdb上制作文件系统。
<bytes-per-inode>用来控制inode密度，该值越小，inode密度越大。
```
sudo mkfs.ext4 -i <bytes-per-inode> /dev/vdb
```
默认情况下，每个<bytes-per-inode>为16 KB，当文件系统中存在大量小文件时，可以适当降低<bytes-per-inode>的大小，以增加inode的密度，从而增加inode数量。例如，可以将<bytes-per-inode>调整为4 KB。
```
sudo mkfs.ext4 -i 4k /dev/vdb
```