Ubuntu Server磁盘空间深度排查：从基础到高级的全面指南

原创

徐关山

发布于 2025-09-19 11:22:03

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引言

在Ubuntu Server管理员的日常工作中，磁盘空间管理是一项看似简单却至关重要的任务。服务器磁盘空间的突然耗尽不仅会导致应用程序异常、服务中断，还可能引发数据丢失和安全问题。与桌面环境不同，服务器通常在没有人工干预的情况下长时间运行，因此磁盘空间的消耗往往是在不知不觉中发生的，直到出现问题才被发现。

传统的df -h命令虽然可以提供磁盘使用情况的概览，但在复杂的生产环境中，这远远不够。真正的磁盘空间排查需要系统化的方法、专业的工具和深入的知识。本文将从基础命令开始，逐步深入到高级技巧，为您提供一个全面的Ubuntu Server磁盘空间排查指南。

本文将涵盖以下内容：

基础排查工具和技巧
高级分析和诊断方法
特定场景的磁盘空间问题处理
自动化和预防策略
实战案例研究

无论您是初级的系统管理员还是经验丰富的运维工程师，本文都将为您提供有价值的知识和技巧。

第一章：基础排查工具和技巧

1.1 磁盘使用情况查看命令

df命令详解

df（disk free）命令是查看文件系统磁盘空间使用情况的最基本工具。虽然df -h是最常用的形式，但df命令还有许多有用的选项：

# 查看所有文件系统的磁盘使用情况（以人类可读格式）
df -h

# 包含文件系统类型信息
df -hT

# 只显示特定类型的文件系统（如ext4）
df -hT -t ext4

# 显示inode使用情况而不是块使用情况
df -i

# 排除特定类型的文件系统（如tmpfs）
df -h -x tmpfs

# 以JSON格式输出，便于脚本处理
df --output=source,fstype,size,used,avail,pcent,target -h

理解df输出中的"Used"和"Available"列对于准确评估磁盘空间状况至关重要。需要注意的是，大多数文件系统会保留约5%的空间供root用户使用，这是为了防止普通用户填满整个磁盘导致系统问题。

du命令深入使用

du（disk usage）命令用于估算文件和目录的磁盘使用空间。相比df，du能提供更细粒度的信息：

# 查看当前目录的磁盘使用情况
du -sh

# 查看目录及其子目录的磁盘使用情况（前10个）
du -h /var | sort -rh | head -10

# 排除某些类型的文件（如.log文件）
du -h --exclude="*.log" /var

# 显示所有文件和目录的详细信息
du -ah /path/to/directory

# 设置计算深度（只显示2级目录）
du -h --max-depth=2 /var

# 使用null分隔符处理包含空格的文件名
find /var -type f -exec du -h {} + | sort -rh | head -10

1.2 查找大文件和目录

find命令高级用法

find命令是查找大文件的最强大工具之一：

# 查找大于100MB的文件
find / -type f -size +100M -exec ls -lh {} \; 2>/dev/null

# 查找最近7天内修改过的大于50MB的文件
find / -type f -size +50M -mtime -7 -exec ls -lh {} \; 2>/dev/null

# 查找并排序最大的10个文件
find / -type f -exec du -h {} + 2>/dev/null | sort -rh | head -10

# 使用%P打印相对路径，避免长路径名问题
find /var -type f -size +50M -printf "%s %P\n" | sort -nr | head -10

# 结合xargs处理大量文件
find / -type f -size +100M -print0 | xargs -0 ls -lh

ncdu - 交互式磁盘使用分析器

ncdu（NCurses Disk Usage）是一个基于ncurses库的交互式磁盘使用分析工具，比传统的du命令更加用户友好：

# 安装ncdu
sudo apt install ncdu

# 扫描整个系统（需要root权限）
sudo ncdu /

# 扫描特定目录
ncdu /var

# 排除某些目录（如node_modules）
ncdu --exclude node_modules /path/to/directory

# 导出扫描结果
ncdu -o scan.txt /var

ncdu的优势在于其交互式界面，允许用户快速导航文件系统树、排序结果和删除文件，而无需记住复杂的命令选项。

1.3 特殊文件和隐藏空间

稀疏文件处理

稀疏文件是一种特殊类型的文件，它允许高效地存储大部分为空的数据。虽然稀疏文件在磁盘上占用的空间小于其名义大小，但它们可能在某些情况下导致误解：

# 创建稀疏文件
dd if=/dev/zero of=sparse_file bs=1 count=0 seek=1G

# 检查文件是否为稀疏文件
filefrag -v sparse_file

# 查看文件的实际磁盘使用情况
du -h sparse_file
ls -lh sparse_file  # 显示的大小可能误导

磁盘空间与已删除文件

当进程打开文件后，即使文件被删除，磁盘空间也不会立即释放，直到所有指向该文件的文件描述符都被关闭：

# 查找已删除但仍被进程占用的文件
lsof +L1  # 显示链接数小于1的文件
lsof | grep deleted

# 检查特定进程打开的文件
ls -l /proc/<PID>/fd/* | grep deleted

磁盘配额检查

在多用户系统中，磁盘配额可能限制用户或组的磁盘使用：

# 检查配额是否启用
quota -v

# 显示所有用户的配额使用情况
repquota -a

# 检查特定用户的配额
quota -u username

第二章：高级分析和诊断方法

2.1 文件系统内部结构分析

inode使用情况分析

inode是Unix-like文件系统中用于存储文件元数据的数据结构。inode耗尽会导致"No space left on device"错误，即使磁盘还有剩余空间：

# 查看inode使用情况
df -i

# 查找inode使用最多的目录
find / -xdev -printf '%h\n' | sort | uniq -c | sort -k 1 -n

# 另一种方法：统计每个目录的文件数
sudo find /path -xdev -type f | cut -d "/" -f 2,3 | sort | uniq -c | sort -n

# 查找包含大量小文件的目录
sudo find / -type d -print0 | while IFS= read -r -d '' dir; do 
    files=$(find "$dir" -maxdepth 1 -type f | wc -l)
    echo "$files $dir"
done | sort -rn | head -20

块分配与碎片化分析

文件碎片化虽然在现代文件系统中较少见，但在某些情况下仍可能成为问题：

# 检查文件碎片化情况
filefrag -v large_file

# 检查文件系统碎片化（需要调试工具）
debugfs -R "stat /" /dev/sda1

2.2 日志文件管理

系统日志轮转机制

Ubuntu使用logrotate管理日志轮转，理解其配置对于管理日志空间至关重要：

# 查看logrotate配置
cat /etc/logrotate.conf
ls /etc/logrotate.d/

# 手动运行logrotate
logrotate -vf /etc/logrotate.conf

# 查看logrotate状态
cat /var/lib/logrotate/status

日志文件分析技巧

# 查找最大的日志文件
find /var/log -type f -name "*.log" -exec du -h {} + | sort -rh | head -10

# 清空日志文件（而不是删除）
: > /var/log/large.log

# 使用journalctl管理systemd日志
journalctl --disk-usage
journalctl --vacuum-size=100M  # 保留最近100M的日志

2.3 高级工具和技术

使用btrfs或zfs的高级功能

如果使用btrfs或zfs文件系统，可以利用其高级功能进行空间管理：

# btrfs文件系统空间使用详情
btrfs filesystem usage /
btrfs filesystem df /

# btrfs子卷管理
btrfs subvolume list /
btrfs subvolume du /path

# zfs空间使用详情
zfs list -o space

内核事件跟踪

有时，磁盘空间的异常消耗可能与内核或应用程序的行为有关：

# 使用auditd跟踪文件创建
sudo auditctl -w /path/to/monitor -p w -k disk_monitor

# 使用inotify监控目录变化
inotifywait -m -r -e create --format '%w%f' /path/to/monitor | while read FILE; do
    echo "File created: $FILE"
    # 记录或处理事件
done

第三章：特定场景的磁盘空间问题处理

3.1 容器环境中的磁盘空间问题

Docker磁盘空间管理

Docker容器和镜像可能消耗大量磁盘空间：

# 查看Docker磁盘使用情况
docker system df
docker system df -v

# 清理无用的Docker资源
docker system prune  # 清理所有无用资源
docker image prune   # 清理无用镜像
docker volume prune  # 清理无用卷

# 查找最大的Docker镜像和容器
docker images --format "{{.Size}}\t{{.Repository}}:{{.Tag}}" | sort -h
docker ps -s --format "{{.Size}}\t{{.Names}}" | sort -h

# 检查Doverlay2驱动器的使用情况
du -h /var/lib/docker/overlay2 | sort -rh | head -20

容器日志管理

容器日志可能快速增长并消耗大量空间：

# 查看容器日志大小
docker ps -q | xargs docker inspect --format='{{.LogPath}} {{.Name}}' | xargs ls -hl

# 限制容器日志大小
# 在docker run时添加参数：--log-opt max-size=10m --log-opt max-file=3

# 清理容器日志（谨慎操作）
truncate -s 0 /var/lib/docker/containers/*/*-json.log

3.2 数据库相关的磁盘空间问题

数据库文件管理

数据库可能占用大量磁盘空间，需要特殊的管理策略：

# PostgreSQL空间管理
sudo -u postgres psql -c "SELECT datname, pg_size_pretty(pg_database_size(datname)) as size FROM pg_database;"

# MySQL/MariaDB空间管理
SELECT table_schema "Database", 
ROUND(SUM(data_length + index_length) / 1024 / 1024, 2) "Size (MB)" 
FROM information_schema.TABLES 
GROUP BY table_schema;

# 查找最大的数据库表
SELECT table_name, 
ROUND((data_length + index_length) / 1024 / 1024, 2) as size_mb 
FROM information_schema.TABLES 
ORDER BY size_mb DESC 
LIMIT 10;

数据库维护操作

定期维护可以回收空间并优化性能：

# PostgreSQL vacuum操作
VACUUM FULL ANALYZE;

# MySQL表优化
OPTIMIZE TABLE table_name;

# SQLite空间回收
sqlite3 database.db "VACUUM;"

3.3 备份和快照管理

备份文件空间管理

备份文件是必要的，但可能占用大量空间：

# 查找备份文件
find / -name "*backup*" -o -name "*.bak" -o -name "*.tgz" -o -name "*.tar.gz"

# 使用rdiff-backup管理增量备份
rdiff-backup --remove-older-than 2M /path/to/backup

# 使用borgbackup空间管理
borg compact /path/to/repo

快照管理

如果使用LVM或btrfs/zfs，快照可能占用大量空间：

# LVM快照管理
lvs -o +snapshot_size  # 查看快照大小
lvremove /dev/vg0/snapshot  # 删除快照

# btrfs快照管理
btrfs subvolume delete /path/to/snapshot

第四章：自动化和预防策略

4.1 自动化监控和警报

磁盘空间监控脚本

创建自动化脚本定期监控磁盘空间：

#!/bin/bash
# disk_monitor.sh

THRESHOLD=90
CURRENT=$(df / | grep / | awk '{ print $5 }' | sed 's/%//g')

if [ "$CURRENT" -gt "$THRESHOLD" ] ; then
    mail -s "磁盘空间警报: 使用率 ${CURRENT}%" admin@example.com <<EOF
警告: 根分区磁盘使用率已超过 ${THRESHOLD}%
当前使用率: ${CURRENT}%
请立即处理。
EOF
    
    # 附加自动化清理操作
    find /tmp -type f -mtime +7 -delete
    journalctl --vacuum-size=200M
fi

使用监控系统

集成到现有监控系统中：

# Prometheus node_exporter指标
# 默认提供node_filesystem_avail_bytes等指标

# Zabbix监控项
vfs.fs.size[/,pfree]

# Nagios检查命令
check_disk -w 20% -c 10% -p /

4.2 预防性配置

日志管理策略

配置合理的日志轮转策略：

# /etc/logrotate.d/custom
/var/log/app/*.log {
    daily
    rotate 7
    compress
    delaycompress
    missingok
    notifempty
    create 644 root root
    size 100M  # 基于大小而非时间的轮转
}

配额和限制

实施磁盘配额和用户限制：

# 启用配额
apt install quota
sed -i 's/errors=remount-ro/errors=remount-ro,usrquota,grpquota/' /etc/fstab
mount -o remount /
quotacheck -avugm
quotaon -avug

# 设置用户配额
setquota -u username 500M 1G 0 0 /

4.3 容量规划

趋势分析和预测

使用工具分析磁盘使用趋势：

# 收集历史数据
#!/bin/bash
date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S" >> /var/log/disk_usage.log
df -h / >> /var/log/disk_usage.log
echo "---" >> /var/log/disk_usage.log

# 使用Python进行趋势预测
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn.linear_model import LinearRegression
import numpy as np

# 分析磁盘使用趋势并预测填满时间

第五章：实战案例研究

5.1 案例一：数据库日志文件暴增

问题描述

生产数据库服务器突然磁盘空间告急，根分区使用率在几小时内从30%上升到95%。

排查过程

使用df -h确认磁盘使用情况
du -sh /* | sort -rh 发现/var目录异常增大
ncdu /var 定位到/var/lib/mysql目录
ls -lh /var/lib/mysql 发现大量mysql-bin.*文件
检查MySQL配置发现未设置expire_logs_days参数

解决方案

# 临时清理
PURGE BINARY LOGS BEFORE NOW();

# 永久配置
echo "expire_logs_days = 7" >> /etc/mysql/mysql.conf.d/mysqld.cnf
systemctl restart mysql

5.2 案例二：Docker容器日志占用过多空间

问题描述

应用服务器磁盘空间不足，但常规排查未找到明显的大文件。

排查过程

df -h 确认磁盘使用率达98%
du -sh /* | sort -rh 显示/var/lib/docker占用最多空间
docker system df 确认容器和镜像不是主要问题
du -sh /var/lib/docker/containers/* | sort -rh 发现特定容器日志巨大
lsof | grep deleted 发现已删除但仍被进程占用的日志文件

解决方案

# 清理特定容器日志
truncate -s 0 /var/lib/docker/containers/<container_id>/*-json.log

# 配置全局日志限制
echo '{"log-driver":"json-file","log-opts":{"max-size":"10m","max-file":"3"}}' > /etc/docker/daemon.json
systemctl restart docker

5.3 案例三：内存泄漏导致磁盘空间耗尽

问题描述

服务器频繁出现磁盘空间不足，但每次清理后很快又再次出现。

排查过程

设置监控脚本定期记录磁盘使用情况
发现空间消耗与时间有线性关系
find / -type f -mmin -60 -size +10M 查找最近修改的大文件
发现/var/crash目录下有大量核心转储文件
dmesg | grep -i crash 确认应用程序频繁崩溃

解决方案

# 清理现有崩溃文件
apport-cli --purge

# 限制核心转储大小
echo "ulimit -c 1000000" >> /etc/default/apport  # 限制为1GB

# 修复应用程序内存泄漏问题

结论

Ubuntu Server磁盘空间管理是一项需要系统性方法和深入知识的任务。从基础的df/du命令到高级的文件系统分析，从 reactive的问题排查到proactive的预防策略，成功的磁盘空间管理需要多方面的技能和工具。

本文涵盖了从基础到高级的各种技术和策略，包括：

基础命令的高级用法
文件系统内部结构的理解
特定场景（容器、数据库）的问题处理
自动化监控和预防策略
实战案例研究

最重要的是，磁盘空间管理不应该只是在出现问题时的应急反应，而应该是系统管理日常工作的一部分。通过实施合理的监控、警报和预防措施，可以避免大多数磁盘空间相关的问题，确保系统的稳定性和可靠性。

附录

常用命令速查表

命令	描述	示例
`df -h`	显示磁盘使用情况	`df -h`
`du -sh`	查看目录总大小	`du -sh /var`
`ncdu`	交互式磁盘分析	`ncdu /`
`lsof \\| grep deleted`	查找已删除但未释放的文件	`lsof \\| grep deleted`
`find / -size +100M`	查找大于100M的文件	`find / -size +100M -exec ls -lh {} \;`

参考资源

Ubuntu官方文档：https://help.ubuntu.com
Linux文档项目：https://tldp.org
serverfault.com - 服务器管理问答社区
Brendan Gregg的博客 - 性能分析和调试

原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。

如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

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