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为什么每 inode 的最大字节数比率为 67108864？为什么存在最大值？

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为什么每 inode 的最大字节数比率为 67108864？为什么存在最大值？

在格式化纯大型视频文件的磁盘时，我计算了我认为合适的每索引节点字节值，以便最大化可用磁盘空间。

然而，迎接我的是：

mkfs.ext4: invalid inode ratio [RATIO] (min 1024/max 67108864)

我假设最小值是从理论上可以使用的值得出的 - 没有必要拥有比可以使用的更多的索引节点。

但最大值从何而来？mkfs不知道我将放在它创建的文件系统上的文件大小 - 所以除非是这样，否则{disk size} - {1 inode size}我根本不明白为什么我们有一个最大文件大小，更不用说低至 67MB 了。

答案1

由于文件系统的构建方式。这有点混乱，默认情况下，您甚至不能将比率降低到 1/64 MB。

来自kernel.org 上的 Ext4 磁盘布局文档，我们看到文件系统内部结构与块大小（默认为 4 kB）相关联，块大小控制着文件系统的大小块组，以及块组中 inode 的数量。一个块组具有该组中块的一块大小的位图，以及至少一个索引节点块。

由于位图的原因，最大块组大小为8 blocks * block size in bytes，因此在具有 4 kB 块的 FS 上，块组的大小为 32768 个块或 128 MB。 inode 至少占用 1 个块，因此对于 4 kB 块，(4096 B/block) / (256 B/inode) = 16 inodes/block 每 128 MB 至少获得 16 个 inode，或每 8 MB 1 个 inode。

对于 256 B/inode，即 256 B / 8 MB，或每 32 kB 1 个字节，或总大小的约 0,003%。

减少索引节点的数量不会有帮助，你只会得到一个部分填充的索引节点块。此外，索引节点的大小也并不重要，因为分配是按块完成的。块组大小才是元数据的真正限制。

增加块大小会有所帮助，理论上，最大块组大小以块大小的平方增加（除了它似乎限制为略小于 64k 块/组）。但是您不能使用大于系统页面大小的块大小，因此在 x86 上，您只能使用 4 kB 块。

然而，有bigalloc特征这正是你想要的：

对于大部分由大文件组成的文件系统，希望能够以多个块为单位分配磁盘块，以减少碎片和元数据开销。 bigalloc 功能正是提供了这种能力。

管理员可以在mkfs时设置一个块簇大小（存储在超级块中的s_log_cluster_size字段中）；从那时起，块位图跟踪簇，而不是单个块。这意味着块组的大小可以是几 GB（而不仅仅是 128MiB）；然而，最小分配单元变成簇，而不是块，即使对于目录也是如此。

您可以使用 启用该功能mkfs.ext4 -Obigalloc，并使用 设定簇大小-C<bytes>，但mkfs请注意：

Warning: the bigalloc feature is still under development
See https://ext4.wiki.kernel.org/index.php/Bigalloc for more information

该页面上提到了与延迟分配相结合的问题ext4手册页，以及单词“风险巨大”也出现在 Bigalloc wiki 页面上。

这些都与该选项设置的 64 MB/inode 限制无关-i。它似乎只是在接口级别设置的任意限制。索引节点的数量也可以直接使用该-N选项设置，并且在使用时不会进行检查。还有上限是基于这最大限度文件系统的块大小，而不是实际选择的结构限制的块大小。

由于 64k 块/组的限制，如果没有bigalloc64 MB/inode 的比率，则无法获得尽可能少的 inode，而如果使用bigalloc，则可以将 inode 的数量设置得比它低得多。

答案2

您看到的数字是硬编码的，原因如下。

源mke2fs代码有：

            com_err(program_name, 0,
                _("invalid inode ratio %s (min %d/max %d)"),
                optarg, EXT2_MIN_BLOCK_SIZE,
                EXT2_MAX_BLOCK_SIZE * 1024);

（发行说明中甚至有一条消息，关于对用户更好，并在抛出错误时显示可能的最小值和最大值，这比以前更好）。

并且：

#define EXT2_MIN_BLOCK_SIZE (1 << EXT2_MIN_BLOCK_LOG_SIZE)
#define EXT2_MAX_BLOCK_SIZE (1 << EXT2_MAX_BLOCK_LOG_SIZE)

最后：

define EXT2_MIN_BLOCK_LOG_SIZE      10  /* 1024 */
define EXT2_MAX_BLOCK_LOG_SIZE      16  /* 65536 */

这就解释了你所看到的。

我本来期望自己，每https://unix.stackexchange.com/a/193140/211833，该比率最多为最大分区大小除以最大 inode 计数，但事实并非如此。

根据其规范，对于 4k 块，ext4最大卷大小为 1 exbibyte（2 60字节），最大 inode 数量为 2 32，最大文件大小为 16 TiB (16 * 2 40 = 2 44 )。

因此，最大分区大小除以 inode 计数将为 2 60-32 = 2 28，这不是源文件中硬编码的内容（67108864 是 2 26）。我不知道其中的区别，但我也不是文件系统开发人员。

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