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Original:Tmpfs

Translated by Wang Qing <wangqing@vivo.com> and Hu Haowen <src.res@email.cn>

Tmpfs

Tmpfs是一個將所有文件都保存在虛擬內存中的文件系統。

tmpfs中的所有內容都是臨時的,也就是說沒有任何文件會在硬碟上創建。 如果卸載tmpfs實例,所有保存在其中的文件都會丟失。

tmpfs將所有文件保存在內核緩存中,隨著文件內容增長或縮小可以將不需要的 頁面swap出去。它具有最大限制,可以通過「mount -o remount …」調整。

和ramfs(創建tmpfs的模板)相比,tmpfs包含交換和限制檢查。和tmpfs相似的另 一個東西是RAM磁碟(/dev/ram*),可以在物理RAM中模擬固定大小的硬碟,並在 此之上創建一個普通的文件系統。Ramdisks無法swap,因此無法調整它們的大小。

由於tmpfs完全保存於頁面緩存和swap中,因此所有tmpfs頁面將在/proc/meminfo 中顯示爲「Shmem」,而在free(1)中顯示爲「Shared」。請注意,這些計數還包括 共享內存(shmem,請參閱ipcs(1))。獲得計數的最可靠方法是使用df(1)和du(1)。

tmpfs具有以下用途:

  1. 內核總有一個無法看到的內部掛載,用於共享匿名映射和SYSV共享內存。

    掛載不依賴於CONFIG_TMPFS。如果CONFIG_TMPFS未設置,tmpfs對用戶不可見。 但是內部機制始終存在。

  2. glibc 2.2及更高版本期望將tmpfs掛載在/dev/shm上以用於POSIX共享內存 (shm_open,shm_unlink)。添加內容到/etc/fstab應注意如下:

    tmpfs /dev/shm tmpfs defaults 0 0

    使用時需要記住創建掛載tmpfs的目錄。

    SYSV共享內存無需掛載,內部已默認支持。(在2.3內核版本中,必須掛載 tmpfs的前身(shm fs)才能使用SYSV共享內存)

  3. 很多人(包括我)都覺的在/tmp和/var/tmp上掛載非常方便,並具有較大的 swap分區。目前循環掛載tmpfs可以正常工作,所以大多數發布都應當可以 使用mkinitrd通過/tmp訪問/tmp。

  4. 也許還有更多我不知道的地方:-)

tmpfs有三個用於調整大小的掛載選項:

size tmpfs實例分配的字節數限制。默認值是不swap時物理RAM的一半。 如果tmpfs實例過大,機器將死鎖,因爲OOM處理將無法釋放該內存。
nr_blocks 與size相同,但以PAGE_SIZE爲單位。
nr_inodes tmpfs實例的最大inode個數。默認值是物理內存頁數的一半,或者 (有高端內存的機器)低端內存RAM的頁數,二者以較低者為準。

這些參數接受後綴k,m或g表示千,兆和千兆字節,可以在remount時更改。 size參數也接受後綴%用來限制tmpfs實例占用物理RAM的百分比: 未指定size或nr_blocks時,默認值爲size=50%

如果nr_blocks=0(或size=0),block個數將不受限制;如果nr_inodes=0, inode個數將不受限制。這樣掛載通常是不明智的,因爲它允許任何具有寫權限的 用戶通過訪問tmpfs耗盡機器上的所有內存;但同時這樣做也會增強在多個CPU的 場景下的訪問。

tmpfs具有爲所有文件設置NUMA內存分配策略掛載選項(如果啓用了CONFIG_NUMA), 可以通過「mount -o remount …」調整

mpol=default 採用進程分配策略 (請參閱 set_mempolicy(2))
mpol=prefer:Node 傾向從給定的節點分配
mpol=bind:NodeList 只允許從指定的鍊表分配
mpol=interleave 傾向於依次從每個節點分配
mpol=interleave:NodeList 依次從每個節點分配
mpol=local 優先本地節點分配內存

NodeList格式是以逗號分隔的十進位數字表示大小和範圍,最大和最小範圍是用- 分隔符的十進位數來表示。例如,mpol=bind0-3,5,7,9-15

帶有有效NodeList的內存策略將按指定格式保存,在創建文件時使用。當任務在該 文件系統上創建文件時,會使用到掛載時的內存策略NodeList選項,如果設置的話, 由調用任務的cpuset[請參見Documentation/admin-guide/cgroup-v1/cpusets.rst] 以及下面列出的可選標誌約束。如果NodeLists爲設置爲空集,則文件的內存策略將 恢復爲「默認」策略。

NUMA內存分配策略有可選標誌,可以用於模式結合。在掛載tmpfs時指定這些可選 標誌可以在NodeList之前生效。 NUMA Memory Policy列出所有可用的內存 分配策略模式標誌及其對內存策略。

=static         相當於     MPOL_F_STATIC_NODES
=relative       相當於     MPOL_F_RELATIVE_NODES

例如,mpol=bind=staticNodeList相當於MPOL_BIND|MPOL_F_STATIC_NODES的分配策略

請注意,如果內核不支持NUMA,那麼使用mpol選項掛載tmpfs將會失敗;nodelist指定不 在線的節點也會失敗。如果您的系統依賴於此,但內核會運行不帶NUMA功能(也許是安全 revocery內核),或者具有較少的節點在線,建議從自動模式中省略mpol選項掛載選項。 可以在以後通過「mount -o remount,mpol=Policy:NodeList MountPoint」添加到掛載點。

要指定初始根目錄,可以使用如下掛載選項:

模式 權限用八進位數字表示
uid 用戶ID
gid 組ID

這些選項對remount沒有任何影響。您可以通過chmod(1),chown(1)和chgrp(1)的更改 已經掛載的參數。

tmpfs具有選擇32位還是64位inode的掛載選項:

inode64 使用64位inode
inode32 使用32位inode

在32位內核上,默認是inode32,掛載時指定inode64會被拒絕。 在64位內核上,默認配置是CONFIG_TMPFS_INODE64。inode64避免了單個設備上可能有多個 具有相同inode編號的文件;比如32位應用程式使用glibc如果長期訪問tmpfs,一旦達到33 位inode編號,就有EOVERFLOW失敗的危險,無法打開大於2GiB的文件,並返回EINVAL。

所以’mount -t tmpfs -o size=10G,nr_inodes=10k,mode=700 tmpfs /mytmpfs’將在 /mytmpfs上掛載tmpfs實例,分配只能由root用戶訪問的10GB RAM/SWAP,可以有10240個 inode的實例。

作者:Christoph Rohland <cr@sap.com>, 1.12.01
更新:Hugh Dickins, 4 June 2007
更新:KOSAKI Motohiro, 16 Mar 2010
更新:Chris Down, 13 July 2020