Linux創造固定的文件大小-預分配磁盤空間

一、課前預習

寫本篇文章的目的很簡單，防止采坑、防止采坑、防止采坑
我們在開發程序的過程中，往往需要預分配磁盤空間，防止因磁盤空間不夠而引發程序異常問題（已踩過坑）， 現網查閱資料，有些預分配磁盤空間的方法不正確，在這里特別記錄一下， 除此之外，把正確的預分配的方法和大家分享一下，如果其他人有建議，歡迎拍磚狠砸

二、假：磁盤預分配---ftruncate

1. 使用lseek、ftruncate到一個固定位置生成的“空洞文件”是不會占據真正的磁盤空間的。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>

uint64_t file_size = 10*1024*1024*1024ULL;

int main()
{
    int fd = -1;

    fd = open("test.data.fruncate.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0666);
    if(fd < 0){
      printf("open failed\n");
      return -1;
    }

    if(ftruncate(fd, file_size)){
        printf("ftruncate error\n");
        return -1;
    }

    lseek(fd, file_size - 1,SEEK_CUR);
    write(fd, "1", 1);

    close(fd);
    return 0;
}

測試結果

2. fseek fputs填充文件的最后一個字節

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    FILE *f = fopen("test.data", "w");
    fseek(f, 256*1024*1024 - 1, SEEK_CUR);
    fputc(0,f);
    return 0;
}

3. dd命令

         dd if=/dev/zero of=test bs=1M count=0 seek=1024

測試結果

4. 額外補充：

1 .ls顯示文件的“邏輯上”的size， 這不是文件真正占用磁盤空間大小，這部分空間也會被其他進程使用。
2 .du顯示文件“物理上”的size，即du顯示的size是文件在硬盤上占據了多少個block計算出來的

三、真：磁盤預分配---fallocate

1. 使用fallocate 或者posix_fallocate函數

請求tlinux內核大神后，原來還存在fallocate 和 posix_fallocate這樣的函數， 還是自己太low, 其實fallocate 和 posix_fallocate兩個最大的區別：

This is a nonportable, Linux-specific system call

廢話也不多說， 還是直接上代碼比較好一點， 一目了然

#define _GNU_SOURCE             /* See feature_test_macros(7) */
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>

uint64_t file_size = 10*1024*1024*1024ULL;

//int fallocate(int fd, int mode, off_t offset, off_t len);
//int posix_fallocate(int fd, off_t offset, off_t len);

int main()
{
   int fd = -1;
   int ret = -1;   

   fd = open("tmp.txt", O_CREAT|O_RDWR, 0666);
   if(fd < 0){
     printf("fd < 0");
     return -1;
   } 

   //ret = fallocate(fd, 0, 0, file_size);
   ret = posix_fallocate(fd, 0, file_size);
   if(ret < 0 ){
      printf("ret = %d, errno = %d,  %s\n", ret, errno, strerror(errno));
      return -1;
   }

   printf("fallocate create %.2fG file\n", file_size/1024/1024/1024.0);

   close(fd);

   return 0;
}

測試結果：

root@xxx.xxx.xxx.xxx:/data6#time ./posix_fallocate 
fallocate create 10.00G file

real    0m0.014s
user    0m0.000s
sys 0m0.014s
root@xxx.xxx.xxx.xxx:/data6#ll -h posix_fallocate.file.txt 
-rw-r--r-- 1 root root 10G Oct 25 15:45 posix_fallocate.file.txt
root@xxx.xxx.xxx.xxx:/data6#du -sh posix_fallocate.file.txt 
11G posix_fallocate.file.txt

不僅可以占住空間，而且速度非常快， 之前有過一個愚蠢的想法， 用dd命令直接創建10G文件，但是會造成IO毛刺，肯定不能這么玩，要是創造100G文件豈不是涼涼了。dd命令還是安安靜靜壓測下磁盤性能或者創造一些小文件比較好。

2. 額外補充

1. 磁盤空間預分配，不是所有linux系統都支持，有時候就分配失敗，這就沒有辦法了。如下

   ret = -1, errno = 95,  Operation not supported

2. linux命令磁盤預分配---fallocate

   root@xxx.xxx.xxx.xxx:/data6#fallocate -l 10G  2.txt
   root@xxx.xxx.xxx.xxx:/data6#ll -h 2.txt   
   -rw-r--r-- 1 root root 10G Oct 25 15:33 2.txt
   root@xxx.xxx.xxx.xxx:/data6#du -sh 2.txt 
   11G 2.txt