Linux入门-3 Linux磁盘及文件系统管理

• 1. 磁盘基本概念
  • 1.1 磁盘结构：盘片（单碟vs多碟）、磁头（读写数据）
  • 1.2 磁盘在Linux中的表示
  • 1.3 分区概念
• 2 使用fdisk进行磁盘管理
• 3 Linux文件系统
  • mke2fs
  • dumpe2fs
  • JOURNAL日志
  • e2label
  • fsck
• 4 Linux文件系统挂载管理
  • mount
  • umount
  • 自动挂载

1. 磁盘基本概念

1.1 磁盘结构：盘片（单碟vs多碟）、磁头（读写数据）

• cylinder（柱面）
• sector（扇区）
• head（磁头）

1.2 磁盘在Linux中的表示

• Linux所有设备都被抽象为一个文件，保存在/dev目录下
• 磁盘的名称一般为hd[a-z]或sd[a-z]
• IDE设备的名称为hd[a-z]，SATA、SCSI、SAS、USB等设备的名称为sd[a-z]

sd表示series disk

1.3 分区概念

• 设备名称+分区号：sda1, sda2...
• 主流的分区机制为MBR和GPT

1.3.1 MBR

Master Boot Record，主引导记录，传统的分区机制，应用于绝大多数使用BIOS的pc设备。

• 支持32bit和64bit系统
• 支持的分区数量有限
• 只支持不超过2T的硬盘，超过2T将只能使用2T空间（有第三方解决方法）

主分区、扩展分区、逻辑分区
Linux最多支持63个IDE分区和15个SCSI分区

1.3.2 GPT

GUID Partition Table

• 支持超过2T磁盘
• 向后兼容MBR
• 必须在支持UTFI的硬件上才能使用
• 必须为64为系统
• Mac、Linux系统都支持GPT分区
• Win7 64bit、winServer2008 64bit支持GPT

2 使用fdisk进行磁盘管理

来自IBM的老牌分区工具，支持绝大多数操作系统，几乎所有Linux发行版都装有fdisk，rescue模式下也依然能够使用。

fdisk是基于MBR的分区工具

• 只有超级用户权限才能运行
• fdisk -l可以列出所有安装的磁盘及其分区信息
• 使用fdisk /dev/sda可以对目标磁盘进行分区操作
• 分区后需要使用partprobe命令让内核更新分区信息，否则需要重启才能识别新分区
• /proc/partitions文件也可以用来查看分区信息

3 Linux文件系统

操作系统通过文件系统管理文件及数据，磁盘或分区需要创建文件系统之后才能被操作系统使用，创建文件系统的过程又称之为格式化。

• 没有文件系统的设备又称之为裸（raw）设备
• 常见的文件系统fat32, NTFS, ext2, ext3, ext4, xfs, HFS
• 文件系统之间的区别：日志、支持的分区大小、支持的单个文件大小、性能等

mke2fs

命令mke2fs用来创建文件系统
mke2fs -t ext4 /dev/sda1

-b blocksize 指定文件系统快大小
-c 建立文件系统时检查损坏块
-L label 指定卷标
-j 建立文件系统日志

• 块大小默认4k
• ext3/ext4默认带日志，不需要-c
• mkfs也能创建文件系统，更简单，但参数少，不能精细控制

dumpe2fs

查看分区的文件系统信息
dumpe2fs /dev/sda1

需要对文件系统做微调时使用

JOURNAL日志

带日志的文件系统有较强的稳定性，出现错误时可以进行回复。

• 带日志的文件系统会使用“两阶段提交”的方式进行磁盘操作：
  1. 文件系统将准备执行的事务的具体内容写入日志
  2. 文件系统进行操作
  3. 操作成功后，将事务的具体内容从日志中删去
• 好处是出现意外后可以通过日志文件进行恢复，缺点是丧失了一定的性能

e2label

e2label /dev/sda1 显式系统标签
e2label /dev/sda1 label 设标签

fsck

fsck /dev/sda1
file system check，检查并修复损坏的文件系统

• 使用-y参数不提示而直接进行修复
• 默认会自动判断文件系统类型，但如果损坏严重，则用-t指定文件系统
• 对于识别为文件的损坏数据（文件系统无记录），fsck会将该文件放入lost+found目录
• 系统启动时会对磁盘进行fsck

4 Linux文件系统挂载管理

磁盘或分区创建好文件系统之后，需要挂载到一个目录才能使用。
windows和mac会自动挂载，windows上称之为c盘、d盘等。
LInux需要手动挂载或配置系统进行自动挂载。

mount

mount /dev/sda1(需要挂载的磁盘) /mnt(挂载点)

• 不带参数，显示所有已挂载的文件系统
• -t指定文件系统类型
• -o指定挂载选项
  • ro, rw以只读或读写形式挂载，默认rw
  • sync不使用缓存，而是将所有操作直接写入磁盘
  • async使用缓存，默认
  • noatime每次访问文件时不更新文件的访问时间，可以提高性能
  • atime每次访问文件时更新文件的访问时间，默认
  • remount重新挂载

umount

相当于windows的弹出
umount 文件系统或挂载点
umount /dev/sda1 == umount /mnt/

如果提示device is busy，则表示文件系统正在被使用，无法卸载，可以使用以下命令查看使用文件系统的进程：
fuser -m /mnt/
也可以用以下命令查看正在被使用的文件：
lsof /mnt/(list open file)

自动挂载

配置/etc/fstab用来自定义需要自动挂载的文件系统，fstab中每一行代表一个挂载配置，格式如下：

/dev/sda1	/mnt	ext4	defaults	0 0
待挂载设备	挂载点	文件系统	挂载选项	dump、fsck相关选项

• 要挂载的设备也可以用label进行识别，使用LABEL=DISKLABEL取代/dev/sda1
• mount -a命令会挂载所有fstab中定义的自动挂载选项