8 Linux磁盘使用及文件系统介绍
Linux磁盘及文件系统管理
CPU，Memory（RAM），I/O
I/O：disks，Ehtercard
disks：持久存储数据
接口类型：
IDE(ata)：并口，数据交换速率：133MB/s
SCSI：并口，UItrascsi320,320MB/s，UItraSCSI640,640MB/s
SATA：串口,6gbps
SAS：串口，6gbps
USB：串口，480MB/s
并口：同一线缆可以接多块设备
IDE：两个，主，从
SCIS：
宽带：16
窄带：8-1
串口：同一线缆只可以接一个设备
iops：IO per second
硬盘：机械硬盘，固态硬盘
机械磁盘：
track：磁道
sector：扇区，512bytes（字节）
cylinder：柱面
分区划分基于柱面：
平均寻到时间：
5400rpm，7200rpm，10000rpm，15000rpm
Linux的哲学思想：一切皆文件
设备类型：
块（block）设备：随机访问，数据交换单位是“块”
字符（character）设备：线性访问，数据交换单位是“字符”
设备文件：FHS
/dev
设备文件：关联至设备的驱动程序；设备的访问入口
设备号：
major：主设备号，区分设备类型；用于标明设备所需要的驱动程序
minor：次设备号，区分同种类型下的不同的设备；是特定设备的访问入口
mknod命令：mknod - make block or character special files-创建块或字符特殊文件
mknod [OPTION]... NAME TYPE [MAJOR MINOR]
选项：
-m MODE：创建后的设备文件的访问权限
设备文件名：ICANN（互联网名称地址分配机构）
磁盘：
IDE：/dev/hd[a-z]
例如：/dev/hda,/dev/hdb
SCSI,SATA,USB,SAS：/dev/sd[a-z]
分区：
/dev/sda #：
/dev/sda1,...
注意：Centos 6 和7统统将硬盘设备文件标识为/dev/sd[a-z]#
引用设备的方式：
设备文件名：
卷标
UUID
磁盘分区：MBR,GRT
MRR：0 sector
Master Boot Record
分为三个部分：
446bytes：BootLoader，程序，引导启动操作系统的程序
64bytes：文件系统分区表，每16bytes标识一个分区，一共只能有4个分区
4主分区
3主1扩展：
n逻辑分区G
2bytes：MBR区域的有效性标识；55AA表示有效，否则无效
主分区和扩展分区的标识：1-4
逻辑分区：5+
课外作业：GPT
fdisk命令：
1.查看磁盘的分区信息：
fdisk -l [-u] [device...]：列出指定磁盘设备上的分区情况
2.管理分区
fdisk devlce
fdisk提供了一个交互式接口来管理分区，它有许多子命令，分别用于不同的管理功能；所有操作均在内
存中完成，没有直接同步到磁盘，知道使用w命令保存至磁盘上
常用命令：
n：创建新分区
d：删除指定的已有分区
t：修改分区类型
l：查看所有已知ID
w：保存并退出
q：不保存并退出
m：查看帮助信息
p：显示现有分区信息
注意：在已经分区并且已经挂载其中某个分区的磁盘设备上创建的新分区，内核可能在创建完成后无法直接识别
查看：cat /proc/partitions
通知内核强制重读磁盘分区表：
Centos 5：partprobe [device]
Centos 6,7：partx，kpartx
partx -a [device]
kpartx -af [device]
分区创建工具：parted，sfdisk
创建文件系统：
格式化：低级格式化（分区之前进行，划分磁道）、高级格式化（分区之后对分区进行，创建文件系统）
元数据区，数据区
元数据区：
文件元数据：inode（index node）
大小，权限，属主属组，时间戳，数据块指针
链接文件：存储数据针的空间当中存储的是真实文件的访问路径
设备文件：存放数据针的空间当中存储的是设备号（major，minor）
bitmap index：位图索引
VFS：Virtual file System
Linux的文件系统：ext2，ext3，ext4，xfs，relserfs，btrfs
光盘：iso9660
网络文件系统：nfs，cifs
集群文件系统：gfs2，ocfs2
内核级分布式文件系统：ceph
windows的文件系统：vfat，ntfs
伪文件系统：proc，sysfs，tmpfs，hugepagefs
Unix的文件系统：UFS，FFS，JFS
交换文件系统：swap
用户空间的分布式文件系统：mogilefs，moosefs，glusterfs
文件系统管理工具：
创建文件系统工具：
mkfs
mkfs.ext2（无日志功能），mkfs.ext3，mkfs.ext4，mkfs.xfs，mkfs.vfat，...
检测及修复文件系统的工具
fsck
fsck.ext2，fsck.ext3，...
查看其属性的工具
dumpe2fs，tune2fs
调整文件系统特性
tune2fs
链接文件：访问同一个文件不同路径；
硬链接：指向同一个inode多个文件路径
特性：
1.目录不支持硬链接
2.硬链接不能跨文件系统
3.创建硬链接会增加inode引用计数
创建：
ln src link_file
软链接（符号链接）：指向一个文件路径的另一个文件路径
特性：
1.符号链接与文件是两人各自独立的文件，各有自己的inode；对原文件创建符号链接不会增加引用
计数
2.支持对目录创建符号链接，可以跨文件系统
3.删除符号链接文件不影响原文件，但删除原文件，符号指定的路径即不存在，此时会变成无效链
接
注意：符号链接文件的大小是其指向的文件的路径字符串的字节数
创建：
ln -s src link_file
-v：verbose
回顾：磁盘、磁盘分区、文件系统
centos 6.7：/dev/sd[a-z]#
管理分区：fdisk，parted，sfdisk
创建文件系统：
Linux文件系统类型：ext2，ext3，ext4，xfs，relserfs，ios9660，swap
文件系统的组织结构中的术语：
block groups，block，inode table，inode
磁盘和文件系统管理
文件系统管理工具：
创建文件系统工具：
mkfs
mkfs.ext2（无日志功能），mkfs.ext3，mkfs.ext4，mkfs.xfs，mkfs.vfat，...
检测及修复文件系统的工具
fsck
fsck.ext2，fsck.ext3，...
查看其属性的工具
dumpe2fs，tune2fs
调整文件系统特性
tune2fs
内核及文件系统的组成部分：
文件系统驱动：由内核提供
文件系统管理工具：由用户空间的应用程序提供
ext系列创建文件系统的工具：
mkfs.ext2，mkfs.ext3，...
mkfs -t ext2 = mkfs.ext2
ext系列文件系统专用管理工具：mke2fs
mke2fs [options] device
-t {ext2 | ext3 | ext4}：指明要创建的文件系统类型
mkfs.ext4 = mkfs -t ext4 = mke2fs -t ext4
-b：{1024 | 2048 | 4096}：指明文件系统的块大小；
-L LABEL：指明卷标
-j：创建有日志功能的文件系统ext3；
mke2fs -j = mke2fs -t etx3 = mkfs.ext3 = mkfs -t ext3
-i #：bytes-per-inode，指明inode与字节的比率；即每多少字节创建一个inode
-N #：直接指明要给此文件系统创建的inode的数量
-m #：指定预留的空间，百分比数值。
-o [^]FEATURE：以指定的特性创建目标文件系统，加^表示关闭此特性，不加表示开启此特
性
e2label命令：卷标的查看与设定
查看：e2label device
设定：e2label device LABEL
tune2fs命令：查看或修改ext系列文件系统的某些属性
adjust tunable filesystem parameters on ext2/ext3/ext4 filesystems
注意：块大小创建后不可修改
tune2fs [OPTIONS] device
-l：查看超级块的内容
修改指定文件系统的属性：
-j：ext2 --> ext3
-L LABEL：修改卷标
-m #：调整预留空间百分比
-O [^]FEATHER：开启或关闭某种特性
-o [^]mount_options：开启或关闭某种默认挂载选项
acl
^acl
dumpe2fs命令：显示ext系列文件系统的属性信息
dumpe2fs [-h] device
用于实现文件系统检测的工具
因进程意外终止或系统崩溃等原因导致写入操作费正常终止时，可能会造成文件损坏，此时，应该检测并修
复文件系统；建议，离线进行
ext系列文件系统的专用工具：
e2fsck命令：check a Linux ext2/ext3/ext4 file system
e2fsck [OPTIONS] device
-y：对所有问题自动回答为yes
-f：即使文件系统处于clean状态，也要强制进行检测
fsck命令：check and repair a Linux file system
-t fstype：指明文件系统类型
fsck -t ext4 = fsck.ext4
-a：无须交互而自动修复所有错误
-r：交互式修复
CentOS 6如何使用xfs文件系统：
#yum install xfsprogs
创建：mkfs.xfs
检测：fsck.xfs
blkid命令：
blkid device
blkid -L LABEL：根据指定的LABEL定位设备
blkid -u UUID：根据UUID定位设备
swap文件系统：
Linux上的交换分区必须使用独立的文件系统
且文件系统的system ID必须为82
创建swap设备：mkswap命令
mkswap [OPTIONS] device
-L LABEL：指明卷标
-f：强制
windows无法识别Linux的文件系统；因此存储设备需要在两种系统之间交叉使用时，应该使用Windows和Linux同时支
持的文件系统：fat32（vfat）
#mkfs.vfat device
文件系统的使用：
首先要“挂载”：mount命令和umount命令
根文件系统之外的其他文件系统要想能够被访问，都必须通过“关联”至根文件系统上的某个目录来实现，此关联操
作即为“挂载”；此目录即为“挂载点”
挂载点：mount_point，用于作为另一个文件系统的访问入口
特性：
1.事先存在
2.应该使用未被或不会被其它进程使用到的目录
3.挂载点下原有的文件将会被隐藏
mount命令：
mount [-fnrsvw] [-t vfstype] [-o options] device dir
命令选项：
-r：readonly，只读挂载
-w：read and write，读写挂载，默认就是读写挂载
-n：默认情况下，设备挂载或卸载的操作会同步更新至/etc/mtab文件中；-n用于禁止此特性
-t vfstype：指明要挂载的设备上的文件系统的类型，多数情况下可省略，此时mount会通过blkid来判断
要挂载的设备的文件系统类型
-L LABEL：挂载时以卷标的方式指明设备
mount -L LABEL dir
-U UUID：挂载时以UUID的方式指明设备
mount -U UUID dir
-o options：挂载选项
sync/async：同步/异步操作
atime/noatime：文件或目录在被访问时是否更新其访问时间戳
diratime/nodiratime：目录在访问时是否更新其访问时间戳
remount：重新挂载
acl：支持使用facl功能
# mount -o acl device dir
#tune2fs -o acl device
ro：只读
rw：读写
dev/nodev：此设备上是否允许创建设备文件
exec/noexec：是否允许运行此设备上的程序文件
auto/noauto：
user/nouser：是否允许普通用户挂载此文件系统
suid/nosuid：是否允许程序文件上的suid和sgid特殊权限生效
defaults：Use default options: rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async, and
relatime.
一个使用技巧：
可以实现将目录绑定至另一个目录上，作为其临时访问入口
mount --bind 原目录 目标目录
查看当前系统所有已挂载的设备
# mount
# cat /etc/mtab
# cat /proc/mounts
挂载光盘设备：
mount -r /dev/cdrom mount_point
光盘的设备文件：/dev/cdrom，/dev/dvd
挂载U盘：
事先识别U盘的设备文件；
挂载本地的回环设备：
mount -o loop /PATH/TO/SOME_LOOP_FILE mount_point
umount命令：
umount devoce | dirname
注意：正在被进程访问到的挂载点无法被卸载
查看被哪个或哪些进程所占用：
# lsof mount_point
# fuser -v mount_point
终止所有正在访问某挂载点的进程：
# fuser -km mount_point
交换分区的启用和禁用：
创建交换分区的命令：mkswap
启用：swapon
swapon [OPTION] [DEVICE]
-a：定义在/etc/fstab文件中的所有swap设备
禁用：swapoff
使用文件创建swap分区：
dd if=/dev/zero of=/etc/swapfile bs=1M count=100
mkswap /etc/swapfile
swapon /etc/swapfile
如果需要开启自动启动swap分区则需要在/etc/fstab文件中加上挂载
/etc/swapfile swap swap defaults 0 0
注意：在/tmp目录下挂载不上
设定除根文件系统以外的其它文件系统能够开机时自动挂载：/etc/fstab文件
每行定义一个要挂载的文件系统及相关属性：
6个字段：
1.要挂载的设备
设备文件
LABEL
UUID
伪文件系统：如sysfs，proc，tmpfs等
2.挂载点
swap类型的设备的挂载点为swap
3.文件系统类型
4.挂载选项
defaults：默认挂载选项
如果要同时指明多个挂载选项，彼此间以逗号分隔即可
defaults，acl，noatime，noexec
5.转储频率
0：从不备份
1：每天备份
2：每隔一天备份
6.自检次序
0：不自检
1：首先自检，通常只能是根文件系统可用1
2：次级自检
3：
...
mount -a：可自动挂载定义在/etc/fstab文件中的所支持自动挂载的设备
两个命令：df和du
df命令：
df [OPTION]... [FILE]...
-l：仅显示本地文件系统的相关信息
-h：human-readable，单位换算
-i：显示inode的使用状态而非blocks
du命令：
du [OPTION]... [FILE]...
-s：sumary
-h：human-readable
练习：
1.创建一个10G的分区，并格式化为ext4文件系统；
（1）block大小为2048，预留空间为2%，卷标为MYDATA
（2）挂载至/mydata目录，要求挂载时禁止程序自动运行，且不更新文件的访问时间戳
（3）可开机自动挂载
2.创建一个大小为1G的swap分区，并启动之
删除文件：将此文件指向的所有data blcok标记为未使用状态；将此文件的inode标记为未使用
复制和移动文件：
复制：新建文件
移动文件：
在同一文件系统：改变的仅是其路径
在不同文件系统：复制数据至目标文件，并删除原文件
符号链接：
权限：lrwxrwxrwx
硬链接：指向同一个inode
