文件系统操作与磁盘管理

一、简单文件系统操作

1.查看磁盘和目录的容量

使用 df 命令查看磁盘的容量

$ df 

一般使用情况下，我们只是关心环境中的rootfs或者物理主机上的/dev/sda2

"rootfs" : （Root File System）它是 Ramfs（Ramfs 是一个非常简单的 Linux 文件系统用于实现磁盘缓存机制作为动态可调整大小的基于 ram 的文件系统）或者 tmpfs 的一个特殊实例，它作为系统启动时内核载入内存之后，在挂载真正的的磁盘之前的一个临时文件系统。通常的主机会在系统启动后用磁盘上的文件系统替换，只是在一些嵌入式系统中会只存在一个 rootfs ，运行在虚拟环境中共享主机资源的系统也可能会采用这种方式。

物理主机上的 /dev/sda2 是对应着主机硬盘的分区，后面的数字表示分区号，数字前面的字母 a 表示第几块硬盘（也可能是可移动磁盘），你如果主机上有多块硬盘则可能还会出现 /dev/sdb，/dev/sdc 这些磁盘设备都会在 /dev 目录下以文件的存在形式。

接着你还会看到"1k-blocks"这个陌生的东西，它表示以磁盘块大小的方式显示容量，后面为相应的以块大小表示的已用和可用容量，我们以一种看得懂的方式展示：

$ df -h 

使用 du 命令查看目录的容量

# 默认同样以 blocks 的大小展示 

$ du

 # 加上`-h`参数，以更易读的方式展示

 $ du -h 

-d参数指定查看目录的深度

# 只查看1级目录的信息

 $ du -h -d 0 ~ 

# 查看2级 

$ du -h -d 1 ~ 

 

du（estimate file space usage）命令与df（report file system disk space usage）只用一字只差，注意不要弄混淆了,可以从man手册中获取命令的完整描述，记全称就不会搞混了。

二、简单的磁盘管理

1.创建虚拟磁盘

dd 命令简介（部分说明来自dd (Unix) wiki)）

dd命令用于转换和复制文件，不过它的复制不同于cp。之前提到过关于 Linux 的很重要的一点，一切即文件，在 Linux 上，硬件的设备驱动（如硬盘）和特殊设备文件（如/dev/zero和/dev/random）都像普通文件一样，只要在各自的驱动程序中实现了对应的功能，dd 也可以读取或写入到这些文件。这样，dd也可以用在备份硬件的引导扇区、获取一定数量的随机数据或者空数据等任务中。dd程序也可以在复制时处理数据，例如转换字节序、或在 ASCII 与 EBCDIC 编码间互换。

dd的命令行语句与其他的 Linux 程序不同，因为它的命令行选项格式为选项=值，而不是更标准的--选项 值或-选项=值。dd默认从标准输入中读取，并写入到标准输出中，但可以用选项if（input file，输入文件）和of（output file，输出文件）改变。

我们先来试试用dd命令从标准输入读入用户输入到标准输出或者一个文件：

# 输出到文件

 $ dd of=test bs=10 count=1 

# 或者 dd if=/dev/stdin of=test bs=10 count=1 # 输出到标准输出 

$ dd if=/dev/stdin of=/dev/stdout bs=10 count=1 

 

上述命令从标准输入设备读入用户输入（缺省值，所以可省略）然后输出到 test 文件，bs（block size）用于指定块大小（缺省单位为 Byte，也可为其指定如'K'，'M'，'G'等单位），count用于指定块数量。如上图所示，我指定只读取总共 10 个字节的数据，当我输入了“hello shiyanlou”之后加上空格回车总共 16 个字节（一个英文字符占一个字节）内容，显然超过了设定大小。使用和du和cat命令看到的写入完成文件实际内容确实只有 10 个字节（那个黑底百分号表示这里没有换行符）,而其他的多余输入将被截取并保留在标准输入。

前面说到dd在拷贝的同时还可以实现数据转换，那下面就举一个简单的例子：将输出的英文字符转换为大写再写入文件：

$ dd if=/dev/stdin of=test bs=10 count=1 conv=ucase 

 

你可以在man文档中查看其他所有转换参数。

使用 dd 命令创建虚拟镜像文件

从/dev/zero设备创建一个容量为 256M 的空文件：

$ dd if=/dev/zero of=virtual.img bs=1M count=256 

$ du -h virtual.img 

 

然后将这个文件格式化（写入文件系统），这里我们要学到一个（准确的说是一组）新的命令来完成这个需求。

使用 mkfs 命令格式化磁盘（我们这里是自己创建的虚拟磁盘镜像）

你可以在命令行输入 sudo mkfs 然后按下Tab键，你可以看到很多个以 mkfs 为前缀的命令，这些不同的后缀其实就是表示着不同的文件系统，可以用 mkfs 格式化成的文件系统。

我们可以简单的使用下面的命令来将我们的虚拟磁盘镜像格式化为ext4文件系统：

$ sudo mkfs.ext4 virtual.img 

可以看到实际 mkfs.ext4 是使用 mke2fs 来完成格式化工作的。mke2fs 的参数很多，不过我们也不会经常格式化磁盘来玩，所以就掌握这基本用法吧，等你有特殊需求时，再查看 man 文档解决。

如果你想想知道 Linux 支持哪些文件系统你可以输入ls -l /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs查看。

使用 mount 命令挂载磁盘到目录树

用户在 Linux/UNIX 的机器上打开一个文件以前，包含该文件的文件系统必须先进行挂载的动作，此时用户要对该文件系统执行 mount 的指令以进行挂载。通常是使用在 USB 或其他可移除存储设备上，而根目录则需要始终保持挂载的状态。又因为 Linux/UNIX 文件系统可以对应一个文件而不一定要是硬件设备，所以可以挂载一个包含文件系统的文件到目录树。

Linux/UNIX 命令行的 mount 指令是告诉操作系统，对应的文件系统已经准备好，可以使用了，而该文件系统会对应到一个特定的点（称为挂载点）。挂载好的文件、目录、设备以及特殊文件即可提供用户使用。

我们先来使用mount来查看下主机已经挂载的文件系统：

$ sudo mount 

输出的结果中每一行表示一个设备或虚拟设备,每一行最前面是设备名，然后是 on 后面是挂载点，type 后面表示文件系统类型，再后面是挂载选项（比如可以在挂载时设定以只读方式挂载等等）。

那么我们如何挂载真正的磁盘到目录树呢，mount命令的一般格式如下：

mount [options] [source] [directory] 

一些常用操作：

mount [-o [操作选项]] [-t 文件系统类型] [-w|--rw|--ro] [文件系统源] [挂载点] 

我们现在直接来挂载我们创建的虚拟磁盘镜像到/mnt目录：

$ mount -o loop -t ext4 virtual.img /mnt 

# 也可以省略挂载类型，很多时候 mount 会自动识别

 # 以只读方式挂载 

$ mount -o loop --ro virtual.img /mnt 

# 或者mount -o loop,ro virtual.img /mnt 

使用 umount 命令卸载已挂载磁盘

# 命令格式 sudo umount 已挂载设备名或者挂载点，如：

 $ sudo umount /mnt 

另外关于 loop 设备,大家可能会有诸多疑问，那么请看下面来自维基百科/dev/loop的说明：

在类 UNIX 系统中，/dev/loop（或称vnd （vnode disk）、lofi（循环文件接口））是一种伪设备，这种设备使得文件可以如同块设备一般被访问。

在使用之前，循环设备必须与现存文件系统上的文件相关联。这种关联将提供给用户一个应用程序接口，接口将允许文件视为块特殊文件（参见设备文件系统）使用。因此，如果文件中包含一个完整的文件系统，那么这个文件就能如同磁盘设备一般被挂载。

这种设备文件经常被用于光盘或是磁盘镜像。通过循环挂载来挂载包含文件系统的文件，便使处在这个文件系统中的文件得以被访问。这些文件将出现在挂载点目录。如果挂载目录中本身有文件，这些文件在挂载后将被禁止使用。

使用 fdisk 为磁盘分区

必须有物理磁盘，在虚拟磁盘上无法使用该命令。

# 查看硬盘分区表信息 

$ sudo fdisk -l 

输出结果中开头显示了主机上的磁盘的一些信息，包括容量扇区数，扇区大小，I/O 大小等信息。

重点看一下中间的分区信息，/dev/sda1，/dev/sda2 为主分区分别安装了 Windows 和 Linux 操作系统，/dev/sda3 为交换分区（可以理解为虚拟内存），/dev/sda4 为扩展分区其中包含 /dev/sda5，/dev/sda6，/dev/sda7，/dev/sda8 四个逻辑分区，因为主机上有几个分区之间有空隙，没有对齐边界扇区,所以分区之间的不是完全连续的。

# 进入磁盘分区模式 

$ sudo fdisk virtual.img 

在进行操作前我们首先应先规划好我们的分区方案，这里我将在使用 128M（可用 127M 左右）的虚拟磁盘镜像创建一个 30M 的主分区剩余部分为扩展分区包含 2 个大约 45M 的逻辑分区。

操作完成后输入p查看结果如下:

最后不要忘记输入w写入分区表。

使用 losetup 命令建立镜像与回环设备的关联

$ sudo losetup /dev/loop0 virtual.img 

# 如果提示设备忙你也可以使用其它的回环设备，"ls /dev/loop*"参看所有回环设备

 # 解除设备关联 

$ sudo losetup -d /dev/loop0 

然后再使用mkfs格式化各分区（前面我们是格式化整个虚拟磁盘镜像文件或磁盘），不过格式化之前，我们还要为各分区建立虚拟设备的映射，用到kpartx工具，需要先安装：

$ sudo apt-get install kpartx $ sudo kpart kpartx -av /dev/loop0 # 取消映射 $ sudo kpart kpartx -dv /dev/loop0 

接着再是格式化，我们将其全部格式化为 ext4：

$ sudo mkfs.ext4 -q /dev/mapper/loop0p1 $ sudo mkfs.ext4 -q /dev/mapper/loop0p5 $ sudo mkfs.ext4 -q /dev/mapper/loop0p6 

格式化完成后在/media目录下新建四个空目录用于挂载虚拟磁盘：

$ mkdir -p /media/virtualdisk_{1..3} 

# 挂载磁盘分区 $ sudo mount /dev/mapper/loop0p1 /media/virtualdisk_1 $ sudo mount /dev/mapper/loop0p5 /media/virtualdisk_2 $ sudo mount /dev/mapper/loop0p6 /media/virtualdisk_3 # 卸载磁盘分区 $ sudo umount /dev/mapper/loop0p1 $ sudo umount /dev/mapper/loop0p5 $ sudo umount /dev/mapper/loop0p6 

然后：

$ df -h