Linux tmpfs 文件系统

名字由来：Temporary Filesystem

tmpfs 的名字就是 Temporary Filesystem（临时文件系统）的缩写。

部分	含义
tmp	Temporary（临时的）
fs	Filesystem（文件系统）

名字已经告诉你它的全部特性：临时（重启就消失）+ 文件系统（像文件一样操作）。

核心本质

tmpfs 将文件存储在**内存（RAM）**中，而非磁盘上：

传统文件系统：      数据 → 磁盘（持久化，但慢）
tmpfs：            数据 → 内存（速度快，但重启消失）

      ┌─────────────────────┐
      │       tmpfs         │
      │                     │
      │  ┌───┐ ┌───┐ ┌───┐ │        物理内存（RAM）
      │  │a  │ │b  │ │c  │ │─────→  ┌───┬───┬───┬───┐
      │  └───┘ └───┘ └───┘ │        │ a │ b │   │ c │
      │  文件/目录          │        └───┴───┴───┴───┘
      └─────────────────────┘
            │
            ▼
      ❌ 重启后全部消失

动态大小特性

tmpfs 最大的特点是动态分配——它不像磁盘分区有固定大小：

# 挂载一个 tmpfs，指定最大 100MB
mount -t tmpfs -o size=100M mytmpfs /mnt/tmp
 
df -h /mnt/tmp
# 输出: tmpfs   100M     0   100M   0% /mnt/tmp
 
# 复制一个 1MB 的文件进去（现在只用了 1MB）
dd if=/dev/zero of=/mnt/tmp/test1 bs=1M count=1
 
df -h /mnt/tmp
# 输出: tmpfs   100M    1M    99M   1% /mnt/tmp
#        ↑大小没变      ↑已用空间只增加了 1MB
 
# 复制 50MB 进去
dd if=/dev/zero of=/mnt/tmp/test2 bs=1M count=50
 
df -h /mnt/tmp
# 输出: tmpfs   100M   51M    49M  51% /mnt/tmp

想象一个气球：你往里面吹气（写入数据），它就胀大；把气放掉（删除数据），它就缩小。size=100M 不是”固定大小”，而是”最多能吹到 100M”。

系统默认使用的 tmpfs

# 你的系统实际上已经挂载了好几个 tmpfs
df -h | grep tmpfs
# 输出:
# tmpfs   7.8G  2.1M  7.8G  /run         ← 运行时数据（PID 文件、socket）
# tmpfs    16G  2.5G   14G  /dev/shm     ← 共享内存（进程间通信）
# tmpfs   7.8G   80K  7.8G  /tmp         ← 临时文件
 
# 为什么用 tmpfs 挂载 /tmp？
# 1. 内存速度远快于磁盘
# 2. 临时文件本来就不需要持久化
# 3. 减少磁盘 I/O，延长 SSD 寿命

tmpfs vs 普通磁盘 vs ramfs

特性	tmpfs	ext4（磁盘）	ramfs
存储介质	内存（RAM）	磁盘	内存
持久化	重启消失	持久保存	重启消失
大小限制	可设置上限（如 size=100M）	固定分区大小	无上限（可能耗尽所有内存）
换出到 swap	✅ 可以（内存紧张时）	❌	❌ 不能换出
速度	快	慢	最快

tmpfs vs ramfs 的关键区别：

• tmpfs 有容量上限，超出后可以换出到 swap —— 安全
• ramfs 无上限，可以一直写直到系统 OOM 崩溃 —— 危险 所以日常场景都用 tmpfs，几乎不用 ramfs。

经典例子

1. 加速编译和构建

# 把编译临时文件放到 tmpfs，大幅提升速度
mount -t tmpfs -o size=2G tmpfs /tmp
 
# 在 /tmp 下编译大型项目
cd /tmp
git clone huge-project
cd huge-project
make -j8
# 编译过程的文件读写都在内存中，速度极快

2. 测试磁盘性能的基线对比

# 测试 tmpfs（内存速度）
mount -t tmpfs -o size=1G tmpfs /mnt/tmp
dd if=/dev/zero of=/mnt/tmp/test bs=1M count=500 2>&1
 
# 测试 ext4（磁盘速度）
dd if=/dev/zero of=/home/user/test bs=1M count=500 2>&1
 
# 对比结果，tmpfs 通常快 5-50 倍

3. 敏感数据的安全处理

# 敏感数据只在内存中处理，不留磁盘痕迹
mount -t tmpfs -o size=10M tmpfs /mnt/secure
# 处理完敏感文件...
umount /mnt/secure
# 所有数据彻底消失，无法恢复！

4. 实战：tmpfs 耗尽会发生什么？

mount -t tmpfs -o size=100M tmpfs /mnt/tmp
 
# 试图写入 200MB（超过限制）
dd if=/dev/zero of=/mnt/tmp/bigfile bs=1M count=200
# 输出: dd: error writing '/mnt/tmp/bigfile': No space left on device
# 系统安全地拒绝写入，不会崩溃

相关笔记

• Linux-虚拟文件系统VFS — VFS 抽象层，tmpfs 是具体实现之一
• Linux-devtmpfs-文件系统 — 同为”tmp”家族的设备文件系统
• Linux-挂载选项详解 — tmpfs 挂载时的 size、mode 等选项