什么是文件空洞，它如何被使用？

Question

据我理解，空洞可能作为元数据维护在inode中，但实际磁盘并未填充空白零。

1. 有人能用现实生活示例解释一下，在文件中的空洞可以有什么用处吗？

2. 空洞是否与软预分配相同？从磁盘使用情况的角度来看，即使实际磁盘空间未被使用，但该空间也不可用于其他进程。

- Jimm

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在虚拟机场景下，孔洞（Holes）的真正优势在于当你从虚拟磁盘中实际删除数据时。假设你已经使用了VM的20GB磁盘空间，并且你决定删除一些数据。如果没有稀疏文件支持，尽管已经删除了数据，但这20GB仍然占用了底层物理硬盘上的空间。但是，如果文件系统支持孔洞，那么VM可以“打”一个对应于所删除文件的孔洞，从而释放物理磁盘空间。在某些文件系统上，fallocate() 支持孔洞打孔。 - itisravi

这可能会有所帮助。什么是稀疏文件，为什么我们需要它？ - Rick

SO又再次关闭了完全有效的问题... - étale-cohomology

Answer 1

有空洞的文件通常被称为稀疏文件。

当程序需要访问广泛的地址（偏移量），但不太可能触及所有潜在块时，它们是非常有用的。这可以被虚拟化产品用于存储虚拟磁盘。比如你配置了一个20 GB的虚拟机硬盘，但它不会很快填满数据。创建一个20 GB的稀疏文件，只使用几个磁盘块，然后让虚拟机以低速率创建文件系统和存储文件，会更快。

一旦某些块被清空（即填充了null字节），大型稀疏文件的大小也可以被减小。进行此操作的稀疏文件感知程序可以将其从文件中删除（即在文件中打孔），而不是实际写入块，因为空闲块在被程序读取时返回零。

稀疏文件与预分配相反，它们被称为薄配置或可能也被称为磁盘超额配置。这允许创建比实际硬件支持更多的“虚拟磁盘空间”，并在必要时添加更多的磁盘，以仅在需要时扩展文件系统。

- jlliagre

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维基百科似乎暗示了你最后一段的相反观点。根据维基百科的描述，这并不是过度承诺，而是预分配。例如，缺点是稀疏文件可能会变得分散；文件系统空闲空间报告可能会误导。填满包含稀疏文件的文件系统可能会产生意想不到的影响（例如磁盘已满或超出配额错误...http://en.wikipedia.org/wiki/Sparse_file - Jimm

我仍然不理解在虚拟机上下文中稀疏文件的优势。为什么不仅根据需要逐步增加文件大小呢？例如，如果用户请求VM使用20GB的空间，则先预分配1GB。在实际使用达到某个阈值时再预分配更多空间。 - Jimm

文件可能变得分散并导致意外磁盘已满的情况，这正是由于它们的空间没有被分配。如果它们是预先分配的，就不会出现碎片化。稀疏文件绝对是超额承诺的，与您在问题中提到的相反：对其他进程也没有可用空间。使用稀疏文件，空间可供其他文件使用，根本没有任何保留。 - jlliagre

你还没有理解重点。根据需求增长正是稀疏文件提供的。 - jlliagre

你可以随时增加非稀疏文件的大小，只要有足够的磁盘空间。那么，创建稀疏文件有什么好处呢？它会保留块地址吗？听起来好像它并不保留任何东西，那么我想知道创建它的目的是什么？ - Jimm

是的，你可以说这是一种地址保留，但这种保留几乎不占用磁盘空间。好处在于虚拟操作系统可以立即看到一个大型磁盘，并能够在其上创建适当尺寸的分区，然后以非常经济的方式在这些分区中布置文件系统。如果你选择非稀疏文件方式，你将无法拥有多个可增长的分区（除非使用卷管理），而扩大文件系统会增加无意义的管理负担。 - jlliagre

Answer 2

“空洞”在减少磁盘空间使用方面非常“有用”（它们可以提供更多可用空间）。它们在其他方面没有任何用处。当一个稀疏文件包含大块零时，“空洞”作为文件系统表示的一部分就非常“有用”。

“空洞”与预分配没有任何关系。预分配是在文件实际拥有数据之前，使磁盘上的空间可用于文件中的数据。而“空洞”是数据的一种表示方式……具体来说，是由仅包含零的块组成的。

- Jim Balter