Linux 磁盘与档案系统管理——档案系统的简单操作&磁盘的分割、格式化、检验与挂载
档案系统的简单操作
稍微了解档案系统后，得要知道如何查询整体档案系统的总容量与每个目录所占的容量。
磁盘与目录的容量
我们知道磁盘的整体资料是在 superblock 区块中，但是每个个别档案的容量则在 inode 当中记载的。
那在文字界面该如何交出这几个资料呢？
- df ：列出档案系统的整体磁盘使用量；
- du ：评估档案系统的磁盘使用量（常用在推估目录所占容量）
df
- 语法：
df [-ahiKHTm] [目录或档案] - 选项与参数：
- -a：列出所有的档案系统，包括系统特有的 /proc 等档案系统；
- -k：以 KBytes 的容量显示个档案系统；
- -m：以 MBytes 的容量显示个档案系统；
- -h：以人们较易阅读的GBytes，MBytes，KBytes 等格式自行显示；
- -H：以 M=1000K 取代 M=1024K 的进位方式；
- -T：连同该 partition 的 filesystem 名称（例如 xfs）也列出；
- -i：不用磁盘容量，而以 inode 的数量来显示;
範例一：將系統內所有的 filesystem 列出來！
[root@study ~]# df
Filesystem 1K-blocks Used Available Use% Mounted on
/dev/mapper/centos-root 10475520 3409408 7066112 33% /
devtmpfs 627700 0 627700 0% /dev
tmpfs 637568 80 637488 1% /dev/shm
tmpfs 637568 24684 612884 4% /run
tmpfs 637568 0 637568 0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/centos-home 5232640 67720 5164920 2% /home
/dev/vda2 1038336 133704 904632 13% /boot
# 在 Linux 底下如果 df 沒有加任何選項，那麼預設會將系統內所有的
# (不含特殊記憶體內的檔案系統與 swap) 都以 1 Kbytes 的容量來列出來！
# 至於那個 /dev/shm 是與記憶體有關的掛載，先不要理他！
上述输出意思：
- Filesystem：代表该档案系统是在那个 partition，所以列出装置名称；
- 1k-blocks：说明底下的数字单位是 1KB，可以利用 -h 或 -m 来改变容量；
- Used：就是使用掉的磁盘空间；
- Available：也就是剩下的磁盘空间大小；
- Use%：就是磁盘的使用率，如果使用率高达 90% 以上时，需要注意下，免得容量不足造成系统问题。
- Mounted on：就是磁盘挂在的目录。
# 将容量结果以容易显示的格式显示出来
$ df -h
# 将系统内的所有的特殊档案格式及名称都列出来
$ df -aT
# 系统里面其实还是有很多特殊的档案系统存在的，那些比较特殊的档案系统几乎都是在内存中，例如 /proc 这个挂载点。
# 因此，这些特殊的档案系统都不会占用磁盘空间。
# 将 /etc 下的可用的磁盘容量以易读的容量格式显示
$ df -h /etc
# 这个例子有趣，在 df 后面加上目录或者是档案时，df 会自动的分析该目录或档案所在的 partition，并将该 partition 的容量显示出来，
# 所以，你就可以知道某个目录底下还有多少容量可以使用了。
# 将目前各个 partition 当中可用的 inode 数量列出
$ df -ih
# 这个例子主要列出可能的 inode 剩余量与总容量。
# 分析以下与第一个例子的对比会发现，通常 inode 的数量剩余的比 block 还要多。
由于 df 主要读取的资料几乎都是针对一整个档案系统，因此读取的范围主要是在 superblock 内的信息，所以这个指令显示结果的速度非常的快速。
在显示的结果中需要特别留意的就是那个根目录的剩余容量。因为我们所有的资料都是由根目录衍生出来的，因此当根目录的剩余容量剩下 0 时，那Linux可能就问题很大了。
另外需要注意的是，如果使用 -a 这个参数时，系统会出现 /proc 这个挂载点，但是里面的东西都是 0 ，不用紧张，因为 /proc 的东西都是 Linux 系统所需要载入的系统资料，而且是挂在【内存】当中的，所以没有占用任何磁盘空间。
至于那个 /dev/shm/ 目录，其实是利用内存虚拟出来的磁盘空间，通常是总内存的一半！由于是通过内存模拟出来的磁盘，因此在这个目录下建立任何资料时，存取速度是非常快递（在内存内工作），不过，也由于它是内存模拟出来的，因此这个档案系统的大小在每个主机上都不一样，而且建立的东西在下次开机时就会小时了，因为是在内存中嘛！
du
- 语法：
du [-ahskm] 档案或目录名称 - 选项与参数：
- -a：列出所有的档案与目录容量，因为预设仅统计目录底下的档案量而已。
- -h：以人们较易读的容量格式（G/M）显示；
-s：列出总量而已，而不列出每个个别的目录占用容量;- -S：不包括目录下的总计，与 -s 有点差别；
- -k：以 KBytes 列出容量显示；
- -m：以 MBytes 列出容量显示。
# 列出目前目录下的所有档案容量
$ du
# 每个目录都会列出来，包括隐藏档，最后还会给出总量。
# 直接输入 du 没有加任何选项时，则 du 会分析【目前所在目录】的档案与目录所占用的空间。但实际显示时仅会显示目录容量（不含档案），
# 因此目录有很多档案没有被列出来，所以全部的目录相加不会等于 . 的容量哦，此外，输出的数值资料为 1K 大小的容量单位。
# 同上例，但是将档案的内容也列出来
$ du -a
# 检查根目录下每个目录所占用的容量
$ du -sh /*
# 这个用法是非常实用的功能，利用通配符 * 来代表每个目录，如果想要检查某个目录下哪个次级目录的容量最大，可以用这个方法找出来。
# 值得注意的是，如果是刚装好的Linux，最大的应该是 /usr. 而 /proc 虽然有列出容量，但是哪个容量是在内存中，不占硬盘空间。
# 至于 /proc 会列出一堆【no such file or directory】的错误，是因为内存内的程序执行结束就会消失，因此会有些找不到，是正确的。
与 df 不一样的是， du 这个指令其实会直接到档案系统内取搜索所有的档案资料，所以查找 / 的时候肯定会有一小点点耽误时间。
另外，默认容量是以 KB 来设计的，如果你想要知道 M 就加上 -m 这个参数就好了。不过感觉用的比较多的还是 -h 这个人性化的参数。如果指向知道目录占了多少容量的话，使用 -s 就好了。
至于 -S 这个选项部分，由于 du 预设会将所有档案的大小均列出，因此假设你在 /etc 底下使用 du 时，所有档案大小，包括 /etc 底下的次目录容量也会被计算一次。然后最终的容量（/etc)也会加总一次，因此很多朋友误会 du 分析的结果不太对劲。所以喽，如果你想要列出某目录下的全部资料，或许也可以加上 -S 的选项，减少次目录的加总哦。
du -sh ./*列出当前目录下所有子目录的信息，容量按照人性化的方式输出。du -h ./*列出当前目录下所有目录（包括子目录、孙目录、孙孙目录），容量按照人性化方式输出。（但是，列出的子目录的容量是包含孙目录和子目录当中的文档的容量的）du -Sh ./列出当前目录下所有目录（包括子目录......),容量按人性化方式输出，但是，如果你的子目录只包含一个孙目录，那么子目录的空间显示是 4K。
[22:09:23] hare@hare-pc /boot (0)
> du -h ./* 22:09:23
2.3M ./grub/fonts
2.9M ./grub/themes/starfield
2.9M ./grub/themes
2.5M ./grub/i386-pc
7.6M ./grub
29M ./initramfs-4.19-x86_64-fallback.img
8.3M ./initramfs-4.19-x86_64.img
2.5M ./intel-ucode.img
4.0K ./linux419-x86_64.kver
152K ./memtest86+
5.7M ./vmlinuz-4.19-x86_64
[22:09:30] hare@hare-pc /boot (0)
> du -Sh ./ 22:09:30
152K ./memtest86+
2.3M ./grub/fonts
2.9M ./grub/themes/starfield
4.0K ./grub/themes
2.5M ./grub/i386-pc
20K ./grub
45M ./
[22:09:42] hare@hare-pc /boot (0)
> du -sh ./* 22:09:42
7.6M ./grub
29M ./initramfs-4.19-x86_64-fallback.img
8.3M ./initramfs-4.19-x86_64.img
2.5M ./intel-ucode.img
4.0K ./linux419-x86_64.kver
152K ./memtest86+
5.7M ./vmlinuz-4.19-x86_64
实体链接与符号链接：ln
在 Linux 底下的链接档有两种，一种是类似 Windows 的快捷方式的档案，可以让你快速的链接到目标档案或目录；另一种则是通过档案系统的 inode 连接来产生新档名，热不是产生新档案，这种称为实体链接（hard link）。
hard link（实体链接，硬式链接或实际链接）
在前一小节当中，了解的信息有：
- 每个档案都会占用一个 inode，档案内容由 inode 的记录来指向；
- 想要读取该档案，必须要经过目录记录的档名来指向到正确的 inode 号码才能读取。
也就是说，其实档名只与目录有关，但是档案内容则与 inode 有关。那么，有没有可能有多个档名对应到同一个 inode 号码呢？有的，这就是 hard link 的由来。
所以简单的说：hard link 只是在某个目录下新增一笔档名链接到某 inode 号码的关联记录而已。
例如：假设我系统有个 /root/crontab 它是 /etx/crontab 的实体链接，也就是说这两个档名链接到同一个 inode，自然这两个档名的所有相关信息都一模一样（除了档名之外）。
[root@study ~]# ll -i /etc/crontab
34474855 -rw-r--r--. 1 root root 451 Jun 10 2014 /etc/crontab
[root@study ~]# ln /etc/crontab . <==建立實體連結的指令
[root@study ~]# ll -i /etc/crontab crontab
34474855 -rw-r--r--. 2 root root 451 Jun 10 2014 crontab
34474855 -rw-r--r--. 2 root root 451 Jun 10 2014 /etc/crontab
可以发现两个档名都链接到 34474855 这个 inode，并且除了【档名】他们的其他属性都一模一样。而且第二位栏由原来的 1 变成了 2 了。这个位栏为【链接】，意义为：【有多少个档名链接到这个 inode 号码】的意思。
如果将读取到正确资料的方式画成示意图，类似：
上图意思是，你可以通过 1 或 2 的目录的 inode 指定的 block 找到两个不同的档名，而不管使用那个档名都可以指到 real 那个 inode 去读取到最终资料。
这样做有什么好处呢？最大的好处就是【安全】。
如果你将任何一个【档名】删除，其实 inode 与 block 都还是存在的！此时你可以通过另一个【档名】来读取到正确的档案资料，此外，不论你使用哪个【档名】来编辑，最终的结果都会写入到相同的 inode 与 block 中，因此均能进行资料的修改。
一般来说，使用 hard link 设置链接档时，磁盘的空间与 inode 的数目都不会改变。
hard link 只是在某个目录下的 block 多写入一个关联资料而已，既不会增加 inode 也不会耗用 block 数量。
Tips：hard link 的制作中，其实还是可能会改变系统的 block 的，那就是当你新增这个资料却刚好目录的 block 填满了，就可能会新加一个 block 来记录这个档名关联性，而导致磁盘空间的变化。不过，一般 hard link 所用掉的关联资料量很小，所以通常不会改变 inode 与粗盘空间大小的。
由上图我们可知道，事实上 hard link 应该仅能在单一系统中进行的，应该是不能够跨档案系统才对！因为上图就是在统一个 filesystem 上，所以 hard link 是有限制的：
- 不能跨 filesystem；
- 不能 link 目录。
不能跨 Filesystem 还好理解，
不能 hard link 到目录又是怎么回事呢？
因为如果使用 hard link 连接到目录时，连接的新目录就要多出一个 . 和 .. ，就会导致父母了也多出一个新的链接计算，如果多重处理时，很可能会导致目录搜索时的错误循环问题，导致一个名为死结（打了死结，一致在里面转不出来）的困境。
同时，如果是在不同的目录底下建立目录的 hard link 时，将可能会导致【同一个目录会有好几个父目录】的存在，因此，hard link 一个目录不是做不到，而是建议不要这样做，避免产生系统错乱的困扰啊。
Symbolic Link（符号链接，即捷径）
相对于 hard link，Symbolic link 可就好理解多了，基本上，Symbolic link 就是在建立一个独立的档案，而这个档案会让资料的读取指向他 link 的那个档案的档名，由于只是利用档案来做为指向的动作，所以，当来源档案被删除之后，symbolic link 的档案会【开不了】，会一致说【无法开启某档案】。实际上就是找不到原始【档名】而已啦。
例如：
[root@study ~]# ln -s /etc/crontab crontab2
[root@study ~]# ll -i /etc/crontab /root/crontab2
34474855 -rw-r--r--. 2 root root 451 Jun 10 2014 /etc/crontab
53745909 lrwxrwxrwx. 1 root root 12 Jun 23 22:31 /root/crontab2 -> /etc/crontab
可以看到两个档案指向不同的 inode 号码，当然就是两个独立的档案存在，而且链接档的重要内容就是它会协商目标档案的【档名】，为什么链接档大小为 12bytes呢？因为箭头（-->）右边的档名【/etc/crontab】共有 12 个英文，每个应为占用一个 bytes，所以档案大小就是 12bytes了。
如图：
1 号 inode 读取到的链接档的内容仅有档名，根据档名链接到正确的目录取取得目标档案的 inode，最终就能够读取到正确的资料了。可以发现，如果目标档案（/etc/crontab）被删除了，那么整个环节就会无法继续下去，所以就会发生无法通过链接读取的问题了。
需要特别留意，这个Symbolic link 与 Windows 的快捷方式可以画等号，由 Symbolic link 所建立的档案为一个独立的新的档案，所以会占用掉 inode 与 block 哦。
- 语法：
ln [-sf] 来源档 目标档 - 选项与参数：
- -s：如果不加任何参数就进行链接，那就是 hard link ，至于 -s 就是 symbolic link
- -f：如果目标档存在时，就主动的将目标档直接移除后再建立。
範例一：將 /etc/passwd 複製到 /tmp 底下，並且觀察 inode 與 block
[root@study ~]# cd /tmp
[root@study tmp]# cp -a /etc/passwd .
[root@study tmp]# du -sb ; df -i .
6602 . <==先注意一下這裡的容量是多少！
Filesystem Inodes IUsed IFree IUse% Mounted on
/dev/mapper/centos-root 10485760 109748 10376012 2% /
# 利用 du 與 df 來檢查一下目前的參數～那個 du -sb 是計算整個 /tmp 底下有多少 bytes 的容量啦！
範例二：將 /tmp/passwd 製作 hard link 成為 passwd-hd 檔案，並觀察檔案與容量
[root@study tmp]# ln passwd passwd-hd
[root@study tmp]# du -sb ; df -i .
6602 .
Filesystem Inodes IUsed IFree IUse% Mounted on
/dev/mapper/centos-root 10485760 109748 10376012 2% /
# 仔細看，即使多了一個檔案在 /tmp 底下，整個 inode 與 block 的容量並沒有改變！
[root@study tmp]# ls -il passwd*
2668897 -rw-r--r--. 2 root root 2092 Jun 17 00:20 passwd
2668897 -rw-r--r--. 2 root root 2092 Jun 17 00:20 passwd-hd
# 原來是指向同一個 inode 啊！這是個重點啊！另外，那個第二欄的連結數也會增加！
範例三：將 /tmp/passwd 建立一個符號連結
[root@study tmp]# ln -s passwd passwd-so
[root@study tmp]# ls -li passwd*
2668897 -rw-r--r--. 2 root root 2092 Jun 17 00:20 passwd
2668897 -rw-r--r--. 2 root root 2092 Jun 17 00:20 passwd-hd
2668898 lrwxrwxrwx. 1 root root 6 Jun 23 22:40 passwd-so -> passwd
# passwd-so 指向的 inode number 不同了！這是一個新的檔案～這個檔案的內容是指向
# passwd 的。passwd-so 的大小是 6bytes ，因為 『passwd』 這個單字共有六個字元之故
[root@study tmp]# du -sb ; df -i .
6608 .
Filesystem Inodes IUsed IFree IUse% Mounted on
/dev/mapper/centos-root 10485760 109749 10376011 2% /
# 呼呼！整個容量與 inode 使用數都改變囉～確實如此啊！
範例四：刪除原始檔案 passwd ，其他兩個檔案是否能夠開啟？
[root@study tmp]# rm passwd
[root@study tmp]# cat passwd-hd
.....(正常顯示完畢！)
[root@study tmp]# cat passwd-so
cat: passwd-so: No such file or directory
[root@study tmp]# ll passwd*
-rw-r--r--. 1 root root 2092 Jun 17 00:20 passwd-hd
lrwxrwxrwx. 1 root root 6 Jun 23 22:40 passwd-so -> passwd
# 怕了吧！符號連結果然無法開啟！另外，如果符號連結的目標檔案不存在，
# 其實檔名的部分就會有特殊的顏色顯示喔！
注意**使用 ln 如果不加任何参数的化，那么就是 hard link **.增加 hard link 后，ll 时显示的 link 那一栏的属性就会增加，如果砍掉源文档，那么 hard link 会跟原档案相同，但是 symbolic link 就会找不到该档案了。
使用 ln 的 -s 参数，就做成了 symbolic link 就是 Windows里面的快捷方式，修改symbolic link 档案时，就是修改【原档案】。
此外，如果你做了ls -s /bin /root/bin这样的链接，那么如果进入 /root/bin 这个目录下，【请注意，该目录其实是 /bin 这个目录，因为你做成了链接档。】，所以，如果你将 /root/bin 中的资料杀掉了，那么 /bin 里面的资料也就不见了，千万注意。
基本上， Symbolic link 的用途比较广泛，所以要特别留意 symbolic link 的用法。未来一定会常常用到的。
关于目录的 link 数量
当我们以 hard link 进行【档案的链接】时，ls -l 所显示的第二栏位会增加 1 才对，如果建立目录时，它预设的 link 数量会是多少？一个【空目录】里面至少会存在. 与 .. 这两个目录，那么，当我们建立一个新目录名称 /tmp/testing 时，基本会有三个东西：
- /tmp/testing
- /tmp/testing/.
- /tmp/testing/..
其中 /tmp/testing 与 /tmp/testing/. 其实是一样的！都代表该目录，而 /tmp/testing/.. 则代表了 /tmp 这个目录。
所以说，当我们建立一个新的目录时，【新的目录的 link 数为 2 ，而上层目录的 link 数则会增加 1】。
磁盘的分割、格式化、检验与挂载
对于一个系统管理者（root）而言，磁盘的管理是相当重要的一环，尤其近来磁盘已经渐渐地被当成是消耗品了。如果我们想要在系统里面新增一颗磁盘时，应该有那些动作呢：
- 对磁盘进行分割，以建立可用的 partition；
- 对该 partition 进行格式化（format），以建立系统可用的 filesystem；
- 若想要仔细一点，则可对刚刚建立好的 filesystem 进行检查；
- 在 Linux 系统上，需要建立挂载点（即目录），并将他挂载上来；
当然在上述过程中，还需要考虑很多，例如磁盘分割槽（partition）需要定多大？是否加入 journal 的功能？ inode 与 block 的数量应该如何规划等等问题。但是这些问题的决定，都需要与你的主机用途来加以考量的，至于更详细的设定，则需要自己后面的经验积累了。
观察磁盘分割状态
由于目前磁盘分割主要有 MBR 以及 GPT 两种格式，这两种格式所使用的分割工具不太一样，当然可以使用 parted 这个通通支持的工具来处理，不过，我们还是比较习惯使用 fdisk 或者是 gdisk 来处理分割。
因此，我们自然就得要去找一下目前系统有的磁盘有那些？这些磁盘是 MBR 还是 GPT 等等，这样才能处理。
lsblk 列出系统上的所有磁盘列表
lsblk 可以看成是【list block device】的缩写，就是列出所有储存装置的意思，这个工具真的很好用。
- 语法：
lsblk [-dfimpt] [device] - 选项与参数：
- -d：仅列出磁盘本身，并不会列出该磁盘的分割资料
- -f：同时列出该磁盘内的档案系统名称；
- -i：使用 ASCII 的线段输出，不要使用复杂的编码（在某些环境下很有用）；
- -m：同时输出该装置在 /dev 底下的权限资料（rwx的资料）；
- -p：列出该装置的完整档名！而不是仅列出最后的名字而已；
- -t：列出该磁盘装置的详细资料，包括磁盘伫列机制、预读写资料量大小等。
範例一：列出本系統下的所有磁碟與磁碟內的分割資訊
[root@study ~]# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sr0 11:0 1 1024M 0 rom
vda 252:0 0 40G 0 disk # 一整顆磁碟
|-vda1 252:1 0 2M 0 part
|-vda2 252:2 0 1G 0 part /boot
`-vda3 252:3 0 30G 0 part
|-centos-root 253:0 0 10G 0 lvm / # 在 vda3 內的其他檔案系統
|-centos-swap 253:1 0 1G 0 lvm [SWAP]
`-centos-home 253:2 0 5G 0 lvm /home
上面，目前的系统主要有个 sr0 以及一个 vda 的装置，而 vda 的装置底下又有三个分割，其中 vda3 甚至还有因为 LVM 产生的档案系统，相当完整吧，输出信息主要有：
- NAME：就是装置的档名，会省略 /dev 等前导目录！
- MAJ:MIN：其实核心认识的装置都是通过这两个代码来熟悉的，分别是 主要:次要 装置代码！
- RM：是否为可卸载装置（removable device），如光盘、USB磁盘等等；
- SIZE：容量
- RO：是否为只读装置
- TYPE：是磁盘（disk）、分隔槽（partition）还是只读记忆体（rom）等输出
- MOUTPOINT：挂载点喽。
範例二：僅列出 /dev/vda 裝置內的所有資料的完整檔名
[root@study ~]# lsblk -ip /dev/vda
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
/dev/vda 252:0 0 40G 0 disk
|-/dev/vda1 252:1 0 2M 0 part
|-/dev/vda2 252:2 0 1G 0 part /boot
`-/dev/vda3 252:3 0 30G 0 part
|-/dev/mapper/centos-root 253:0 0 10G 0 lvm /
|-/dev/mapper/centos-swap 253:1 0 1G 0 lvm [SWAP]
`-/dev/mapper/centos-home 253:2 0 5G 0 lvm /home # 完整的檔名，由 / 開始寫
blkid 列出装置的 UUID 等参数
虽然 lsblk 已经可以使用 -f 来列出档案系统与装置的 UUID 资料，不过习惯性的使用 blkid 来找出装置的 UUID。
UUID：全域唯一识别码（universally unique identifier），Linux 会将系统内所有的装置都给予一个独一无二的识别码，这个识别码就可以拿出来作为挂载或者是使用这个装置/档案系统之用了。
直接输入blkid后，每一行代表一个档案系统，主要列出装置名称，UUID名称一级档案系统的类型（TYPE）这对于管理员来说，相当有帮助！对于系统上面的档案系统观察来说，真的是一目了然。
如果输入 blkid没有任何信息输出，需要查看一下你的权限哦，很多时候都是因为权限不足，但是它并不会提示你。
parted 列出磁盘的分割表类型与分割信息
通过上面指令了解系统的所有装置，通过 blkid 知道所有档案系统，但还是不清楚磁盘的分割类型。
这时可以通过简单的 parted 来输出，这里简单的利用，后面学详细指令。
[root@study ~]# parted device_name print
範例一：列出 /dev/vda 磁碟的相關資料
[root@study ~]# parted /dev/vda print
Model: Virtio Block Device (virtblk) # 磁碟的模組名稱(廠商)
Disk /dev/vda: 42.9GB # 磁碟的總容量
Sector size (logical/physical): 512B/512B # 磁碟的每個邏輯/物理磁區容量
Partition Table: gpt # 分割表的格式 (MBR/GPT)
Disk Flags: pmbr_boot
Number Start End Size File system Name Flags # 底下才是分割資料
1 1049kB 3146kB 2097kB bios_grub
2 3146kB 1077MB 1074MB xfs
3 1077MB 33.3GB 32.2GB lvm
这个磁盘是 GPT 的分割格式哦，这样就会看磁盘分割喽。
小哥因为嫌麻烦，在之前Windows系统上直接装的manjaro，所以自己的机器就是 msdos 哈哈，有点意思啊。
磁盘分割：gdisk/fdisk
磁盘分割：【MBR 分割表用 fdisk 分割，GPT 分割表用 fdisk 分割】里面命令都有操作说明，无需死记。
gdisk
hare
2020.3.14
