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系統管理員工具包: 監視磁盤空間和使用情況
研究確定跨多個 UNIX® 系統的磁盤使用情況以及如何創建一個簡單的警告系統對潛在問題發出警告的方法。關注您的文件系統，確保它們沒有填滿，這雖然是個小事，但在 UNIX 系統的日常管理工作中是至關重要的過程。在本文中，您將了解到監視磁盤空間、發現究竟是哪些文件、用戶或應用程序占用了大部分的空間、以及如何使用配額和其他解決方案查找需要的信息的方法。
關于本系列
通常，UNIX® 管理員都擁有一套常用的輔助進程管理的實用工具、技巧和系統。本文提供了各種用于簡化各個過程的關鍵實用工具、命令行鏈和腳本。這些工具中的一部分來自于操作系統，而大部分的技巧則來源于長期的經驗積累和減輕系統管理員的工作壓力的要求。本系列文章主要專注于最大限度地利用各種 UNIX 環境中可用的工具，包括簡化異類環境中的管理任務的方法。
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入門：使用 df
監視磁盤空間是 UNIX 管理員的工作中很重要的一部分。本文向您介紹一些完成管理工作所需的工具，包括 df、du、find 的使用，甚至配額的使用。讓我們先來看看 df 的強大功能。
對于許多管理員來說，使用 df 工具可能有點像斷續的神經運動，因為它通過一個命令提供了所有文件系統中已使用的和可用的存儲空間的快照視圖。根據您的 UNIX 環境的不同，df 的缺省輸出可能包含各種不同的信息。
大部分現代的 df 變種都可以顯示磁盤空間、使用情況和可用性，通常還包括裝入點（有時包括設備）。例如，基于 BSD 的 Mac OS X 顯示如清單 1 所示的信息。
清單 1. Mac OS X 的缺省磁盤空間信息
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請注意，所顯示的大小是以 512 字節塊為單位，而不是千字節。缺省情況下，幾乎所有傳統的 UNIX 操作系統都以 512 字節塊為單位報告大小，而不是千字節。要獲得以 1K 塊為單位的信息，可以使用 -k 命令行選項，如清單 2 所示。
清單 2. 使用帶 -k 選項的 df 命令
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有些變種可能還支持可選的塊大小，如兆字節（使用 -m）和千兆字節（使用 -g），如清單 3 所示。
清單 3. 使用帶 -g 選項的 df 命令
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很顯然，在增大顯示的塊大小的同時，信息中的詳細級別也開始降低，但使用可選的大小是一種快速監視磁盤，特別是超大容量磁盤的很有用的方法。其他版本的 df 工具（特別是 Solaris），缺省情況下將報告空塊和文件可用性信息。大部分文件系統都具有能夠存儲文件的上限數值（該數值很大，以至于通常不會達到該上限），所以有可能整個系統填滿了文件，還有可用磁盤容量但卻不能再存儲任何文件了。
您可以在清單 4 中看到 Solaris 的缺省輸出示例。
清單 4. Solaris 的缺省輸出
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使用 -k 命令行選項可以將顯示內容切換為與前面的示例類似的格式，其中對數據進行了摘要處理，得到更加便于閱讀的格式（請參見清單 5）。
清單 5. 使用 -k 選項
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所有的 df 變種都接受一個目錄或路徑，然后顯示包含該路徑的文件系統的磁盤空間信息。例如，下面顯示了應該如何獲得根文件系統的空間信息：
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或者，下面使用 df 顯示了一個用戶的 home 目錄的空間信息：
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使用 df 的輸出
df 工具實際上是 disk free 的縮寫，并且這也正是該工具所顯示的內容。如果再次查看某個示例輸出，您可以從中提取一些特別重要的元素：
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第一列通常具有與塊大小數據相對應的標題，它顯示了磁盤的總大小。used 列顯示了該文件系統或設備上已使用的塊數。avail 列顯示了該文件系統上尚未使用的（可用的）塊數。
capacity 列提供了總大小中已使用的磁盤空間所占的百分比。這個信息本身可以提供關于可用空間的直觀指示。
缺省情況下，UNIX 所創建的文件系統中百分之九十的容量可用于存放用戶數據。剩下的百分之十由系統保留，以便 root 用戶執行緊急維護工作。如果用戶試圖添加或創建超出該限制的文件，那么將返回一個錯誤（超出文件系統空間）。
有了這個緊急維護空間，就可以利用它對一塊已滿的磁盤進行恢復。例如，作為管理員，您可以使用這個空間來創建快速備份，或對現有的數據進行壓縮而無需為達到該目的使用輔助文件系統。您可以使用 tunefs 工具或在創建文件系統時，調整保留的空閑空間的大小。對于大容量磁盤來說，這是至關重要的，因為其中百分之十的緩沖區可能等于許多個 GB 的潛在空間。通常好的做法是至少保留百分之一的空間，以便在完全用盡存儲空間之前，提供最低限度的緩沖區空間。在深入研究這個問題之前，特別是如果已經使用了大量的磁盤空間，您需要確定到底是誰使用了所有的這些空間。
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使用 du
du 命令并不是顯示磁盤的空閑空間，而是顯示磁盤使用情況的信息。du 工具用于確定文件和目錄的磁盤使用情況。要使用這個工具，改變到一個目錄，然后運行該工具（請參見清單 6）。
清單 6. du 命令
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上面的清單 6 中顯示的輸出，經過了適當的調整。缺省情況下，du 將顯示當前或指定的目錄下每個文件和目錄的文件使用情況。得到的值是文件的大小，單位為該系統中的缺省塊大小，與 df 所使用的單位相同?？赡苁且部赡懿皇?1K，而使用 -k 命令行選項，您可以強制以 1K 塊為單位進行顯示。
您可能需要根據所查看的頂級文件或目錄對信息進行摘要。使用 -s 選項以打開摘要視圖。下面是 Solaris 安裝中的一個摘要版本在 /var 目錄中的顯示：
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請注意，它顯示了當前目錄 (.) 的摘要信息。要獲得所有文件和目錄的摘要信息，可以使用 * 通配符（請參見清單 7）。
清單 7. 使用 * 通配符獲得摘要信息
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使用該工具時，特別是在用戶目錄中使用該工具時，請特別小心，因為所顯示的信息中不包含隱藏 文件，換句話說，具有單點號前綴的那些文件和目錄。您可能希望使用下面的代碼行，在用戶目錄中獲得所有的摘要信息：
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du 命令的最后一個非常有用的選項是 -d，該選項可以防止 du 命令超過文件系統邊界。例如，要確定根文件系統而不是任何其他的文件系統的磁盤使用情況，您可以使用 -d 選項：
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有些系統沒有這個選項，但是有 -x 命令行選項，該選項僅包含與您所指定的路徑相同的設備或文件系統中的文件使用情況。
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查找一個特定用戶的磁盤使用情況
要查找某個用戶所使用的磁盤空間，在使用 find 命令的同時，您需要結合使用 du 命令以僅報告特定用戶的磁盤使用情況。
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-user 選項允許您指定 find 將僅報告屬于特定用戶的文件。-type 選項強制 find 僅返回特定類型（在本示例中是文件）項目的路徑，這樣可以防止 du 包含目錄，因為這些目錄可能屬于某個用戶，但其中卻包含了許多用戶的文件。然后，對于查找到的每個路徑，執行 du 命令以報告磁盤使用情況。
要獲得摘要信息，換句話說，即某個特定用戶所使用的總空間，您可以使用 awk 對該信息進行總計，并打印出最后的值：
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對于組，您可以根據相同的原則對 find 使用 -group 選項：
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然而，如果啟用了磁盤配額，那么就有一種更簡單的方法。
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使用配額
配額系統以文件系統為單位，自動監視該文件系統中各個用戶的磁盤使用情況。配額環境不僅允許您監視磁盤的使用情況，而且還允許設置相應的使用限制，在超過使用限制時提供警告或者更直接地禁止用戶使用超過所分配的配額值的磁盤空間。下限（發出警告）稱為軟限制，而上限（禁止創建超過該限制的文件）稱為硬限制。有些系統可能還允許您控制每個用戶所擁有的文件的數目。
在您的計算機上啟動配額的確切方法取決于您所使用的操作系統。大多數 UNIX 系統在缺省情況下都包含配額的支持。Linux® 系統可能需要構建新的包含配額支持的內核。然而，通常大多數操作系統為每個文件系統使用一個稱為 quotas 的文件，其中包含了對每個用戶的空間使用限制。
要啟用配額，您首先需要創建該文件，并確保僅有 root 用戶可以編輯該配額文件：
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然后，使用 quotaon 命令啟用配額功能：
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最后，您必須為每個用戶編輯適當的配額?？梢允褂?edquota 命令并指定相應的用戶來完成這項任務：
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這將打開缺省的編輯器（或者 vi，如果您沒有設置可選的編輯器），其中包含一個用來設置配額值的簡單表格。在下面您可以看到，已為用戶 home 目錄文件系統啟用了配額，并且軟限制為 200,000KB，硬限制為 400,000KB。文件限制的設置為零，這表示沒有設置限制，用戶可以設置并創建任意數目的文件。
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如果有更多的文件系統具有配額，那么您需要為這些文件系統配置更多的行。
如果您需要對多個用戶配置配額，那么可以首先為一個用戶設置配額，然后對 edquota 使用 -p 命令行選項。這將使用指定的用戶作為基礎來創建新的用戶。例如，要使用 mc 的設置為用戶名 slp、tw 和 sh 設置配額，請執行下面的命令：
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使用配額進行文件限制警告
當用戶創建一個超過其軟限制的文件時，他們將會得到下面的警告：
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請注意，留給用戶 7 天的時間更正該問題，您可以使用 edquota -t 來更改這個期限。
如果用戶試圖創建超過硬限制的文件，那么系統將終止寫進程并根據相應的限制來截斷該文件：
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通過運行 quota 命令，任何用戶都可以檢查他們自己的配額限制和磁盤使用情況：
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配額管理
使用 quota 命令，系統管理員可以檢查任何用戶的配額，您應該使用 -v 命令行選項以提供關于文件系統、使用情況和限制信息的完整報告（請參見清單 8）。
清單 8. 使用 -v 選項
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要獲得某個文件系統中詳細描述所有用戶的磁盤和配額使用情況的報告，可以使用 repquota 命令，并指定要報告的文件系統（請參見清單 9）。
清單 9. 使用 repquote 命令
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要確保配額信息保持最新，您應該使用 quotacheck 命令。這將利用用來報告配額信息的配額信息對文件存儲數據進行驗證。您應該使用 cron 來自動地運行這項任務，每天一次比較合適（因為這個過程是比較耗時的）。
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配額的技巧和陷井
配額系統提供了監視和自動管理的最佳組合，但是您應該注意啟用了配額的文件系統以及您所設置的限制，因為它們可能會妨礙用戶的工作，而不是控制他們的磁盤使用情況。
例如，與您進行的使用配置相比，程序員可能需要更多的空間來構建一個應用程序。通過提供一個不受限制的編譯區域（通過設置一個可選的臨時目錄），您可以在維持他們的 home 目錄配額的同時避開這個問題，或者在設置很高的硬限制（甚至可能是該文件系統的最大容量）的同時，設置合適的軟限制。
其結果應該是當達到軟限制時給出一個警告，而不會真正地實施硬限制。用戶應該仍然可以構建和創建臨時文件，但是因為在構建的過程中會刪除這些文件，所以不應該禁止用戶創建他們所需的文件。
配額還可以用來幫助完成監視任務，并提醒您關于特殊用戶帳戶的空間使用情況。我過去曾使用配額來監視 Web 用戶帳戶，即所謂的 nobody 帳戶和其他帳戶，以確保它們無法向不應具有訪問權限的文件系統中寫入文件。要完成這項任務，可以將您需要保護的文件系統和用戶的硬限制設置為 1KB。
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自動監視
手動監視磁盤空間使用情況是可行的，但是您并不希望不停地運行 df（甚至 du）來確定已使用的或可用的磁盤空間。您可以使這個過程自動化，并且當可用空間降低到一定的級別時，自動地向管理員（或者管理員組）發送電子郵件。清單 10 中的腳本用來監視磁盤空間，您可以設置警告 (warninglimit) 和緊急情況 (lowlimit) 限制，以及進行檢查的文件系統的列表。
清單 10. 監視磁盤空間
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其中關鍵的一行是提取每個文件系統中空閑磁盤空間的大?。?/p>
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該腳本使用 df 僅提取了要進行 grep 的行，然后使用 awk 提取數據的第 4 列，該列是空閑空間的大小。
然后，您可以根據 warninglimit/lowlimit 來檢查空閑空間，并生成合適的錯誤。要避免系統同時發生下限和警告錯誤，該腳本首先檢查下限，并在嘗試測試警告之前使用 break 跳到循環中的下一個文件系統。
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結束語
監視磁盤空間是管理員的一項重要工作，耗盡磁盤空間將可能嚴重地影響用戶的工作，并且在嚴重的情況下，可能會丟失數據，或者使得系統崩潰，因為系統無法獲得運行所需的磁盤空間。
使用 df，您可以確定整個文件系統的空閑空間和空間使用情況，但這只是描述了部分信息。要確定磁盤空間用于何處，您需要使用 du 工具對不同的目錄進行研究。通過使用 find，您甚至可以使用 du 來查找指定用戶所使用的空間。對于更加自動化的用戶級磁盤使用情況和控制，配額是一個更好的選擇。
