使用lsof处理文件恢复、句柄以及空间释放问题

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fantefei 2016-10-12 16:04:57 博主文章分类：linux基础学习/日常总结

文章标签 losf 文章分类 Nginx 服务器

原文转自:https://segmentfault.com/a/1190000000461077

曾经在生产上遇到过一个df 和 du出现的结果不一致的问题，为了排查到底是哪个进程占用了文件句柄，导致空间未释放，首先在linux上面，一切皆文件，这个问题可以使用lsof这个BT的命令来处理（这个哈还可以来查询文件句柄泄露问题，应用程序的进程未关闭文件句柄）

1.文件句柄以及空间释放问题

注：在生产环境常见的问题就是，有维护人员或者开发同事使用tail命令实时查看日志。然后另外的人使用rm命令删除，这有就好导致磁盘空间不会真正的释放，因为你要删除的文件，还有进程在使用，文件句柄没有释放，即tail

模拟场景1：

你创建一个文件testfile

touch testfile

然后使用tail命令一直查看

tail testfile

这个时候另外一个同事使用rm命令来删除了该文件

rm testfile

正式使用lsof命令排查

如果你知道文件名，那就可以直接使用如下命令

lsof |grep  testfile

但是如果你不知道是哪个文件，或者是很多文件都有这样的情况，那你需要使用如下命令

lsof |grep deleted 注：这个deleted表示该已经删除了的文件，但是文件句柄未释放,这个命令会把所有的未释放文件句柄的进程列出来

注：有些系统你没有配置环境变量的话，直接lsof是会报错没有该命令，你可以直接/usr/bin/lsof 或者是/usr/sbin/lsof，根据你的系统环境自己查看

然后上面命令出来的结果会出来如下结果

root 123 12244 0 14:47 pts/1 01:02:03  tail testfile

然后你可以使用kill 命令来释放文件句柄从而释放空间

kill 123

2. 文件恢复问题

在说明问题之前，先介绍下一些文件的基本概念：

文件实际上是一个指向inode的链接, inode链接包含了文件的所有属性, 比如权限和所有者, 数据块地址(文件存储在磁盘的这些数据块中). 当你删除(rm)一个文件, 实际删除了指向inode的链接, 并没有删除inode的内容. 进程可能还在使用. 只有当inode的所有链接完全移去, 然后这些数据块将可以写入新的数据.
proc文件系统可以协助我们恢复数据. 每一个系统上的进程在/proc都有一个目录和自己的名字，里面包含了一个fd(文件描述符)子目录(进程需要打开文件的所有链接). 如果从文件系统中删除一个文件, 此处还有一个inode的引用:

/proc/进程号/fd/文件描述符

你需要知道打开文件的进程号(pid)和文件描述符(fd). 这些都可以通过lsof工具方便获得, lsof的意思是”list open files, 列出(进程)打开的文件”. 然后你将可以从/proc拷贝出需要恢复的数据.

1.创建一个测试文件并且备份下，方面后续验证

touch testfile
cp testfile testfile.backup.2014

2.查看文件的相关信息

stat testfile

File: 'testfile'Size: 343545 Blocks: 241 IO Block: 4096 regular file
Device: fd00h/64768d Inode: 361579 Links: 1Access: (0664/-rw-rw-r–) Uid: ( 505/ zhaoke) Gid: ( 505/ zhaoke)
Access: 2014-11-09 15:00:38.000000000 +0800Modify: 2014-11-09 15:00:34.000000000 +0800Change: 2014-04-09 15:00:34.000000000 +0800

没问题, 继续下面工作:

3.删除文件

rm testfile

4.查看文件

ls -l testfilels: testfile: No such file or directory

stat testfilestat: cannot stat 'testfile': No such file or directory

testfile文件删除了，但不要终止仍在使用文件的进程，因为一旦终止, 文件将很难恢复.

现在我们开始找回数据之旅，先使用lsof命令查看下

lsof | grep testfile
tail 5317 root 4r REG 253,0 343545  361579  /root/testfile (deleted)

第一个纵行是进程的名称(命令名), 第二纵行是进程号(PID), 第四纵行是文件描述符
现在你知道5317进程仍有打开文件, 文件描述符是4. 那我们开始从/proc里面拷贝出数据.
你可能会考虑使用cp -a, 但实际上没有作用, 你将拷贝的是一个指向被删除文件的符号链接:

ls -l /proc/5317/fd/4lr-x—— 1 root root 64  09 15:00 /proc/5317/fd/4 -> /root/testfile (deleted)

使用cp -a命令测试恢复

 cp -a /proc/5317/fd/4 testfile.backup

使用ls命令来查看


ls -l testfile.backup
lrwxrwxrwx 1 root root 29  09 15:02 testfile.backup -> /roor/testfile (deleted)

通过上面的命令我们发现，使用cp -a命令，其恢复的是一个指向被删除文件的符号链接

使用file命令分别查看文件和文件描述符

1.查看文件

file testfile.backup
testfile.backup: broken symbolic link to '/root/testfile (deleted)'

2.查看文件描述符

file /proc/5317/fd/4/proc/5317/fd/4: broken symbolic link to '/root/myfile (deleted)'

根据上面的file结果，可以使用cp拷贝出文件描述符数据到一个文件中，如下:

cp /proc/5317/fd/4 testfile.new

使用上面的命令恢复后，我们需要最终确认一下文件是否恢复，以及文件内容是否正确:

 ls -l testfile.new

然后把新旧的两个文件对比

diff testfile.new myfile.backup

lsof使用实例
 
SECTION "lsof使用实例" [6313-6341]
一、查找谁在使用文件系统
在卸载文件系统时，如果该文件系统中有任何打开的文件，操作通常将会失败。那么通过lsof可以找出那些进程在使用当前要卸载的文件系统，如下： 
# lsof  /GTES11/
COMMAND  PID USER   FD   TYPE DEVICE SIZE NODE NAME
bash    4208 root  cwd    DIR    3,1 4096    2 /GTES11/
vim     4230 root  cwd    DIR    3,1 4096    2 /GTES11/
在这个示例中，用户root正在其/GTES11目录中进行一些操作。一个 bash是实例正在运行，并且它当前的目录为/GTES11，另一个则显示的是vim正在编辑/GTES11下的文件。要成功地卸载/GTES11，应该在通知用户以确保情况正常之后，中止这些进程。 这个示例说明了应用程序的当前工作目录非常重要，因为它仍保持着文件资源，并且可以防止文件系统被卸载。这就是为什么大部分守护进程（后台进程）将它们的目录更改为根目录、或服务特定的目录（如 sendmail 示例中的 /var/spool/mqueue）的原因，以避免该守护进程阻止卸载不相关的文件系统。 
SECTION "一、查找谁在使用文件系统" [6342-7488]
二、恢复删除的文件
当Linux计算机受到入侵时，常见的情况是日志文件被删除，以掩盖攻击者的踪迹。管理错误也可能导致意外删除重要的文件，比如在清理旧日志时，意外地删除了数据库的活动事务日志。有时可以通过lsof来恢复这些文件。 
当进程打开了某个文件时，只要该进程保持打开该文件，即使将其删除，它依然存在于磁盘中。这意味着，进程并不知道文件已经被删除，它仍然可以向打开该文件时提供给它的文件描述符进行读取和写入。除了该进程之外，这个文件是不可见的，因为已经删除了其相应的目录索引节点。 
在/proc 目录下，其中包含了反映内核和进程树的各种文件。/proc目录挂载的是在内存中所映射的一块区域，所以这些文件和目录并不存在于磁盘中，因此当我们对这些文件进行读取和写入时，实际上是在从内存中获取相关信息。大多数与 lsof 相关的信息都存储于以进程的 PID 命名的目录中，即 /proc/1234 中包含的是 PID 为 1234 的进程的信息。每个进程目录中存在着各种文件，它们可以使得应用程序简单地了解进程的内存空间、文件描述符列表、指向磁盘上的文件的符号链接和其他系统信息。lsof 程序使用该信息和其他关于内核内部状态的信息来产生其输出。所以lsof 可以显示进程的文件描述符和相关的文件名等信息。也就是我们通过访问进程的文件描述符可以找到该文件的相关信息。 
  
当系统中的某个文件被意外地删除了，只要这个时候系统中还有进程正在访问该文件，那么我们就可以通过lsof从/proc目录下恢复该文件的内容。 假如由于误操作将/var/log/messages文件删除掉了，那么这时要将/var/log/messages文件恢复的方法如下： 
首先使用lsof来查看当前是否有进程打开/var/logmessages文件，如下： 
# lsof |grep /var/log/messages
syslogd   1283      root    2w      REG        3,3  5381017    1773647 /var/log/messages (deleted)
从上面的信息可以看到 PID 1283（syslogd）打开文件的文件描述符为 2。同时还可以看到/var/log/messages已经标记被删除了。因此我们可以在 /proc/1283/fd/2 （fd下的每个以数字命名的文件表示进程对应的文件描述符）中查看相应的信息，如下： 
# head -n 10 /proc/1283/fd/2
Aug  4 13:50:15 holmes86 syslogd 1.4.1: restart.
Aug  4 13:50:15 holmes86 kernel: klogd 1.4.1, log source = /proc/kmsg started.
Aug  4 13:50:15 holmes86 kernel: Linux version 2.6.22.1-8 (root@everestbuilder.linux-ren.org) (gcc version 4.2.0) #1 SMP Wed Jul 18 11:18:32 EDT 2007
Aug  4 13:50:15 holmes86 kernel: BIOS-provided physical RAM map:
Aug  4 13:50:15 holmes86 kernel:  BIOS-e820: 0000000000000000 - 000000000009f000 (usable)
Aug  4 13:50:15 holmes86 kernel:  BIOS-e820: 000000000009f000 - 00000000000a0000 (reserved)
Aug  4 13:50:15 holmes86 kernel:  BIOS-e820: 0000000000100000 - 000000001f7d3800 (usable)
Aug  4 13:50:15 holmes86 kernel:  BIOS-e820: 000000001f7d3800 - 0000000020000000 (reserved)
Aug  4 13:50:15 holmes86 kernel:  BIOS-e820: 00000000e0000000 - 00000000f0007000 (reserved)
Aug  4 13:50:15 holmes86 kernel:  BIOS-e820: 00000000f0008000 - 00000000f000c000 (reserved)
从上面的信息可以看出，查看 /proc/8663/fd/15 就可以得到所要恢复的数据。如果可以通过文件描述符查看相应的数据，那么就可以使用 I/O 重定向将其复制到文件中，如: 
cat /proc/1283/fd/2 > /var/log/messages 
对于许多应用程序，尤其是日志文件和数据库，这种恢复删除文件的方法非常有用。