linux超级块和inode 详解 和 df 、du 命令详解与环境变量

一、inode块，Unix文件的核心。
　　首先需要明白的是，在Unix操作系统中的任何资源都被当作文件来管理。如目录、光驱、终端设备等等，都被当作是一种文件。从这方面来说，Unix操作系统中的所有的目录、硬件设备跟普通文件一样，具有共同的属性。而这些属性的话，就是保存在inode块中。
　　Inode块中保存了一个文件系统中的全部Inode节点。也就是说，当系统创建了一个文件(或者添加了一个新设备)时，系统就会从这个块中给 这个文件分配一个Inode结点。在这个结点中存储了这个文件的大部分属性，如创建、修改时间等等。但是需要注意的是，有两个属性不包含在这个inode结点中，分别为文件名与结点号。这主要是因为inode节点按顺序排列，所以系统内核就可以采用简单的算法，就可以得出inode节点号。通过系统提供的ls命令显示文件或者目录信息的时候，就需要用到这个结点中的信息。Ls命令为了确定一个文件的Inode节点需要查找它所在的目录，然后读取它的Inode结点，并根据inode节点得到文件的属性。正常情况下，这个节点号不会出现什么问题。但是如果由于意外断电或者其他原因的话，有可能会发生一些故障。如 可能一个inode结点在系统中已经被创建，但是其没有被正常使用，或者可能块号超出了范围。这些故障会给操作系统留下安全隐患。为此当出现意外关机或者 其他意外事件时，最好系统工程师能够利用fsck系统命令来修复inode结点中的错误。
　　另外需要注意的是，在inode结点中还存储着一个重要的信息，就是保存了一个包含13-15位指针元素的数组，这些指针是磁盘块区的地址。这 些指针非常的重要。操作系统就是依靠这些指针在硬盘上定位相关的文件，并读取它。如上所述，因为一些意外的操作也会使得这个指针地址出现错误。有时候这会 非常的严重。如一些文件无法读取等等。如果这些文件不幸的是系统的一些配置文件，那么就会导致系统的崩溃。如果这些指针地址出现错误，则文件名仍然会显示 在操作系统中。但是如果用户试着去打开这些文件时，系统却会告知无法打开这些文件。如果遇到这种情况该这么办呢?此时系统工程师就需要手工运行fsck命 令。如果这个文件损坏的不是很严重，那么操作系统内内核会为其再建立一个链接。但是如果原文件损坏的比较厉害了，无法再重新读取。则系统会建立用户删除这 个文件(从硬盘中删除)。
　　由于一些文件的属性(如建立修改时间等等)都保存在Inode结点中，为此一些命令在获取这些属性的时候，是不需要打开文件的。如现在系统工程 师在编写一个文件备份程序，就需要用到inode节点中的修改时间截这个属性。此时可以利用相关的命令直接从inode结点中去获取，而不需要打开对应的 文件去得知这个信息。为此在Unix操作系统中文件备份程序的执行效率会比较高，实现起来也相对简单一点。
　　从上面的这些分析中可以看到，inode结点是Unix操作系统中文件的核心，也是操作系统与硬盘中存储的数据打交道的一个中介者。如果这个结 点信息出现错误的话，那么硬盘中存储的数据块就好像是无主的流浪者，无法被用户所采用。另外我们平时删除文件，其实只是删除了这个联系。所以通过一线恢复 工具仍然可以恢复被删除了的文件。如果需要真正删除文件的话，就需要格式化硬盘(低格)或者复制大文件把其覆盖掉。只有如此硬盘中存储的数据块才会被真正 的删除掉。最后需要说明的是，按照正常的关机程序来关闭Unix操作系统，是保护inode结点信息的最好措施。突然断电或者其他意外事故，是inode结点的最大杀手。
　　二、超级块，文件系统的心脏。
　　如果说inode块是Unix操作系统中文件的核心，那么超级块就是文件系统的心脏。启动Unix操作系统后，发现某个文件系统无法使用，很有 可能就是超级块出现了问题。为什么这个超级块有这么大的作用呢?主要是因为在超级块中保存了全局文件信息，如硬盘已用空间、数据块可用空间、inode结 点信息等等。做一个形象的比喻，这个超级块就好像是企业的资产负债表，一个文件系统中有哪些资源都记录在这个表中。
　　当操作系统启动后，系统内核会把超级块中的内容复制到内存中，并周期性的利用内存里的最新内容去更新硬盘上的超级块中的内容。由于这个更新存在 一个时间差，为此内存中的超级块信息与硬盘中的超级块信息往往只有在开机与关机的某个特定时刻是同步的;而在其他时间都是不同步的。假设当操作系统意外当 机或者因为断电而造成的意外事故时，内存中的超级块信息没有及时保存到硬盘中，此时文件系统的完整性就会受到破坏。轻者导致刚建立的丢失，重则的话会导致 文件系统瘫痪。遇到这种情况时，系统工程师往往需要利用系统提供的sync命令在系统出现故障的那一刻把内存里的内容复制到磁盘上。这个过程往往操作系统 会自动完成，这也正是因为为什么Unix操作系统要比Windows操作系统稳定的一个重要原因。当操作系统重新启动的过程中，系统内核会对两者进行比 较，根据他们之间的差异，给文件系统打上干净或者脏的标签。这个信息也是存储在文件系统的超级块中。
　　可见超级块如果发生损坏的话，对于文件系统的破坏性非常的大。轻者的话导致某个文件系统无法挂载，重则的话导致整个操作系统崩溃。在Unix操 作系统中，除了可以利用sync命令来保证硬盘上的内容决不会比内存里的内容更新之外，还提供了一个很有利的措施来保证其的安全性。其实，这个技术很早就 有，只是一开始并没有用在超级块的管理中。这个技术就是跟磁盘阵列类似。操作系统会将多个超级块内容保存到硬盘中的不同区域。当其中一个超级块出现问题 时，操作系统会自动采用另外一个超级块。等到系统运行正常后，系统内容就会把可用的超级块去替换那个故障的超级块。为此除非所有的超级块都损坏了，否则的 话，只要有一个超级块是可用的，那么文件系统与操作系统就可以正常挂载与启动。这种安全机制在很大程度上提高了超级块的安全性，系统了Unix操作系统的 稳定性。现在大部分的Unix操作系统(包括Linux操作系统)已经实现了类似的安全机制。


   另外系统工程师需要了解在超级块中到底保存了哪些信息。这对于以后遇到问题时查找问题原因有一定的故障。根据笔者的了解，在超级块中保存了如下有用的信 息。一是保存了文件系统的大小以及所用酷块的大小;二是保存了可用数据库的数量和部分可以及时分配的空闲数据块列表;三是最近一次的更新时间与文件系统的 状态;四是空闲Inode结点的个数和部分可以及时使用的inode结点列表。有时候在Unix操作系统上进行应用程序开发也需要用到这些信息。

　　最后笔者需要强调一点，超级块损坏的最大杀手仍然是意外断电或者其他原因的意外当机。因为此时内存中的超级块信息无法及时更新到硬盘中。为此 就出现了内存与超级块中内容不一致的地方，从而会导致系统启动时的一系列故障。为此在Unix服务器上部署一个UPS是非常重要的。这虽然是一个老生常谈 的方法，但是却非常有效。

 

 

df命令详细用法


a：显示全部的档案系统和各分割区的磁盘使用情形 
i：显示i -nodes的使用量 
k：大小用k来表示 (默认值) 
t：显示某一个档案系统的所有分割区磁盘使用量 
x：显示不是某一个档案系统的所有分割区磁盘使用量 
T：显示每个分割区所属的档案系统名称 
常用命令：df -hi


操作详解


引用
指令 df 可以显示目前所有档案系统的最大可用空间及使用情形，请看下列这个例子：


# df -h
Filesystem       Size      Used     Avail Capacity    Mounted on
/dev/ad0s1a      1.9G      389M      1.4G      21%      /
devfs            1.0K      1.0K        0B     100%      /dev
/dev/ad0s1d      989M       54K      910M       0%      /tmp
/dev/ad0s1f      4.8G      3.8G      657M      86%      /usr
/dev/ad0s1e      1.9G      149M      1.6G       8%      /var
/dev/ad0s1g       26G      890K       24G       0%      /volume2
/dev/da0s1d      325G      261G       38G      87%      /volume1


我们加了参数 -h 表示使用「Human-readable」的输出，也就是在档案系统大小使用 GB、MB 等易读的格式。


上 面的指令输出的第一个字段及最后一个字段分别是档案系统及其挂入点。我们可以看到 /dev/ad0s1a 这个分割区被挂在根目录下。我们在上一小节提到过 ad 所代表的是 IDE 的硬盘，而 s1 表示第一个主要扇区。我另外有一个 SCSI 硬盘，它的代号是 da，它的容量很大，主要用来存放数据。devfs 是一个特别的档案系统，该档案系统并非真的磁盘，而是 FreeBSD 用来管理系统硬件装置的虚拟档案系统。


接下来的四个字段 Size、Used、Avail、及 Capacity 分别是该分割区的容量、已使用的大小、剩下的大小、及使用的百分比。当硬盘容量已满时，您可能会看到已使用的百分比超过 100%，因为 FreeBSD 会留一些空间给 root，让 root 在档案系统满时，还是可以写东西到该档案系统中，以进行管理。


另外，我们还可以使用参数 -i 来查看目前档案系统 inode 的使用情形。有的时候虽然档案系统还有空间，但若没有足够的 inode 来存放档案的信息，一样会不能增加新的档案。


# df -ih
Filesystem       Size      Used     Avail Capacity iused      ifree %iused    Mounted on
/dev/ad0s1a      1.9G      389M      1.4G      21%     20495     262127      7%     /
devfs            1.0K      1.0K        0B     100%         0          0    100%     /dev
/dev/ad0s1d      989M       62K      910M       0%        24     141286      0%     /tmp
/dev/ad0s1f      4.8G      3.8G      657M      86%    311439     348015     47%     /usr
/dev/ad0s1e      1.9G      149M      1.6G       8%      1758     280864      1%     /var
/dev/ad0s1g       26G      890K       24G       0%        12    3532786      0%     /volume2
/dev/da0s1d      325G      261G       38G      87%    707277 43311409      2%     /volume1
我们可以看到根目录的已经用掉的 inode 数量为 20495，还有 262127 的可用 inode。


小提示 
还 记得什么是 inode 吗？所谓的 inode 是用来存放档案及目录的基本信息 (metadata)，包含时间、档名、使用者及群组等。在分割扇区时，系统会先做出一堆 inode 以供以后使用，inode 的数量关系着系统中可以建立的档案及目录总数。如果要存的档案大部分都很小，则同样大小的硬盘中会有较多的档案，也就是说需要较多的 inode 来挂档案及目录。




du：查询档案或目录的磁盘使用空间 


a：显示全部目录和其次目录下的每个档案所占的磁盘空间 
b：大小用bytes来表示 (默认值为k bytes) 
c：最后再加上总计 (默认值) 
s：只显示各档案大小的总合 (summarize) 
x：只计算同属同一个档案系统的档案 
L：计算所有的档案大小 
常用命令：du -a


操作详解


引用
指令 du 能以指定的目录下的子目录为单位，显示每个目录内所有档案所占用的磁盘空间大小。例如：


# du -h /etc
104K /etc/defaults
6.0K /etc/X11
8.0K /etc/bluetooth
4.0K /etc/gnats
52K /etc/isdn
388K /etc/mail
68K /etc/mtree
2.0K /etc/ntp
38K /etc/pam.d
44K /etc/periodic/daily
6.0K /etc/periodic/monthly
42K /etc/periodic/security
16K /etc/periodic/weekly
110K /etc/periodic
6.0K /etc/ppp
318K /etc/rc.d
2.0K /etc/skel
130K /etc/ssh
10K /etc/ssl
1.7M /etc
我们目样使用 -h 参数来显示 human-readable 的格式。在应用时，我们可以使用 du 这个指令来查看哪个目录占用最多的空间。不过，du 的输出结果通常很长，我们可以加上 -s 参数来省略指定目录下的子目录，而只显示该目录的总合即可：


# du -sh /etc
1.7M       /etc
在查看目录的使用情形时，我们可以将输出结果导到 sort 指令进行排序，以了解哪个档案用了最多的空间：


# du /etc | sort -nr | more
1746 /etc
388 /etc/mail
318 /etc/rc.d
130 /etc/ssh
110 /etc/periodic
104 /etc/defaults
68 /etc/mtree
52 /etc/isdn
44 /etc/periodic/daily
42 /etc/periodic/security
38 /etc/pam.d
16 /etc/periodic/weekly
10 /etc/ssl
8 /etc/bluetooth
6 /etc/ppp
6 /etc/periodic/monthly
6 /etc/X11
4 /etc/gnats
2 /etc/skel
2 /etc/ntp
sort 的参数 -nr 表示要以数字排序法进行反向排序，因为我们要对目录大小做排序，所以不可以使用 human-readable 的大小输出，不然目录大小中会有 K、M 等字样，会造成排序不正确。




环境变量分为系统环境变量和用户环境变量。系统环境变量，对所有用户起作用，而用户环境变量只对当前用户起作用。 
系统环境变量: 
/etc/profile:此文件为系统的每个用户设置环境信息,当用户第一次登录时,该文件被执行.并从/etc/profile.d目录的配置文件中搜集shell的设置. 
/etc/bashrc:为每一个运行bash shell的用户执行此文件.当bash shell被打开时,该文件被读取. 
当前用户变量: 
~/.bash_profile:每个用户都可使用该文件输入专用于自己使用的shell信息,当用户登录时,该文件仅仅执行一次!默认情况下,他设置一些环境变量,执行用户的.bashrc文件. 
~/.bashrc:该文件包含专用于你的bash shell的bash信息,当登录时以及每次打开新的shell时,该该文件被读取. 
~/.bash_logout:当每次退出系统(退出bash shell)时,执行该文件。
一、什么是环境变量？
Linux是一个多用户的操作系统。多用户意味着每个用户登录系统后，都有自己专用的运行环境。而这个环境是由一组变量所定义,这组变量被称为环境变量。用户可以对自己的环境变量进行修改以达到对环境的要求。
二、定制环境变量 
环境变量是和Shell紧密相关的，它是通过Shell命令来设置的。环境变量又可以被所有当前用户所运行的程序所使用。对于bash来说，可以通过变量名来访问相应的环境变量。
下面通过几个实例来说明
1.显示环境变量HOME 
$ echo $HOME
/home/admin
2.设置一个新的环境变量NAME
$ export NAME=" RaidCheng" 
$ echo $NAME
RaidCheng
3.使用env命令显示所有的环境变量 
$ env
HOSTNAME=test
TERM=vt100
SHELL=/bin/bash
HISTSIZE=1000
SSH_CLIENT=202.xxx.xxx.xxx 53694 22
CATALINA_BASE=/usr/local/jakarta-tomcat
SSH_TTY=/dev/pts/0
ANT_HOME=/usr/local/ant
JAVA_OPTS=-server
USER=admin
...
4.使用set命令显示所有本地定义的Shell变量 
$ set
BASH=/bin/bash
BASH_VERSINFO=([0]=" 2"  [1]=" 05b"  [2]=" 0"  [3]=" 1"  [4]=" release"  [5]=" i386-redhat-linux-gnu" )
BASH_VERSION=' 2.05b.0(1)-release' 
CATALINA_BASE=/usr/local/jakarta-tomcat
CATALINA_HOME=/usr/local/jakarta-tomcat
...
5.使用unset命令来清除环境变量 
$ export NAME=" RaidCheng" 
$ echo $NAME
RaidCheng
$ unset NAME
$ echo $NAME
6.使用readonly命令设置只读变量 
$ export NAME=" RaidCheng" 
$ readonly NAME
$ unset NAME
-bash: unset: NAME: cannot unset: readonly variable
$ NAME=" New"  #会发现此也变量不能被修改
-bash: TEST: readonly variable
三、常见的环境变量 
PATH　　　　　　决定了shell将到哪些目录中寻找命令或程序
HOME　　　　　　当前用户主目录
HISTSIZE　　　　历史记录数
LOGNAME 　　　　当前用户的登录名 
HOSTNAME　　　　指主机的名称
SHELL 　　　　　前用户Shell类型 
LANGUGE 　　　　语言相关的环境变量，多语言可以修改此环境变量
MAIL　　　　　　当前用户的邮件存放目录 
PS1　　　　　　 基本提示符，对于root用户是#，对于普通用户是$
PS2　　　　　　 附属提示符，默认是“>”


Linux 是一个多用户的操作系统。每个用户登录系统 后，都会有一个专用的运行环境。通常每个用户默认的环境都是相同的，这个默认环境实际上就是一组环境变量的定义。用户可以对自己的运行环境进行定制，其方法就是修改相应的系统环境变量 。
        环境变量是和 Shell 紧密相关的，用户登录系统 后就启动了一个 Shell 。对于 Linux 来说一般是 bash ，但也可以重新设定或切换到其它的 Shell 。环境变量是通过 Shell 命令来设置的，设置好 的环境变量又可以被所有当前用户所运行的程序所使用。对于 bash 这个 Shell 程序来说，可 以通过变量名来访问相应 的环境变量，通过 export 来设置环境变量。
        还可以通过修改一些相关的环境定义文件来修改环境变量，比如对于 Red Hat 等 Linux 发行版本，与环境相关的文件有 /etc/profile 和 ~/.bashrc 等。修改完毕 后重新登录一次就生效了 。
      
/etc/profile: 此文件为系统的每个用户设置环境信息 , 当用户第一次登录时 , 该文件被执行 . 
并从 /etc/profile.d 目录的配置文件中搜集 shell 的设置 .
/etc/bashrc: 为每一个运行 bash shell 的用户执行此文件 . 当 bash shell 被打开时 , 该文件被读取 .
~/.bash_profile: 每个用户都可使用该文件输入专用于自己使用的 shell 信息 , 当用户登录时 , 该文件仅仅执行一次 ! 默认情况下 , 他设置一些环境变量 , 执行用户的 .bashrc 文件 .
~/.bashrc: 该文件包含专用于你的 bash shell 的 bash 信息 , 当登录时以及每次打开新的 shell 时 , 该 
该文件被读取 .


    用 Export 命令可以设置环境变量，但是如果每回进入系统之 后都要重新设置一遍环境变量就很烦人。 Linux 给大家提供 了自动设置环境变量的方法，那就 是更改 .bashrc 文件。 一般说来，有两个文件可以提供这种“进入系统时自动设置”的功能，一个是 /etc/bashrc ，另一个是 ~/.bashrc 。其中 /etc/bashrc 是被每个用户执行的，而 ~/.bashrc 只被当前用户执行。所以 /etc/bashrc 只有 root 用 户能更改，而 ~/.bashrc 是各个用户私有的文件。 "~" 指的是用户的 home 目录。
export 只是将新加 的环境变量临时存在内存中，重启或打开新的 shell 会话之 后就不存在了解决方法： 
1. 修改 /etc/profile 
重启之后，环境变量还是在的。但是不推荐这么做，因为这样的设置将对所有用户的 shell 都生效，对系统安全会产生影响。 
2. 修改 ~/.bashrc 文件