深入理解Linux文件系统与日志分析

一、inode与block

1、inode与block概述

1）bolck（块）

①、连续的八个扇区组成一个block（4K）

②、是文件存取的最小单位

2）inode（索引节点）

①、中文译名为“索引节点”，也叫 i节点

②、用于存储文件元信息

注：一个文件必须占用一个 inode，但至少占用一个block

• 文件是存储在硬盘上的，硬盘的最小存储单位叫做“扇区”（sector），每个扇区存储512字节。

• 一般连续八个扇区组成一个“块”（block），一个块是4K大小，是文件存取的最小单位。操作系统读取硬盘的时候，是一次性读取多个扇区，即一个块一个块的读取的。

• 文件数据包括实际数据与元信息（类似文件属性）。文件数据存储在”块“中，存储文件元信息（比如文件的创建者、创建日期、文件大小、文件权限等）的区域叫做inode。因此，一个文件必须占用一个inode，并且至少占用一个block。

• inode不包含文件名。文件名是存放在目录当中的。linux系统中一切皆文件，因此目录也是一种文件

• 每个inode都有一个号码，操作系统用inode号码来识别不同的文件。Linux系统内部不使用文件名，而使用inode号码来识别文件。对于系统来说，文件名只是inode号码便于识别的别称，文件名和inode号码是一一对应关系，每个inode号码对应一个文件名。

• 当用户在Linux系统中试图访问一个文件时，系统会根据文件名去查找它对应的inode 号码，通过Inode号码。获取Inode 信息；根据inode信息，看该用户是否具有访问这个文件的权限；如果有，就指向相对应的数据block，并读取数据。

2、inode的内容

1）inode包含文件的元信息，包括：

• 文件的字节数

• 文件拥有者的User ID

• 文件的Group ID

• 文件的读、写、执行权限

• 文件的时间戳

• ……

注：文件拥有着的User ID不包含文件名

2）用 stat命令可以查看某个文件的 inode信息

①、格式：stat   文件名

②、例：stat  abc.txt

3、查看文件名对应的inode号码

1）ls -i    文件名：只显示文件对应的 inode号，不能显示指定目录的 inode号，可以显示目录内所有文件的目录的inode号

2）stat    文件名：会显示文件的元信息，也可以指定目录显示

4、Linux系统文件三个主要的时间属性

1）ctime（change time）

     最后一次改变文件或目录（属性）的时间

2）atime（access time）

     最后一次访问文件或目录的时间

3）mtime（modification time）

     最后一次修改文件或目录（内容）的时间

5、目录文件的结构

1）Linux系统中，一切皆为文件。因此，目录也是一种文件。

2）目录文件的结构：

注：每一行称为一个目录项。

3）每个inode都有一个号码，操作系统用inode号码来识别不同的文件。

4）Linux系统内部不适用文件名，而使用inode号码来识别文件。

5）对于用户，文件名只是inode号码便于识别的别称。

6、用户通过文件名打开文件时，系统内部的过程

1）系统找到这个文件名对应的inode号码

2）通过inode号码，获取inode信息

3）根据inode信息，找到文件数据所在的block，读出数据

7、银盘分区后结构和访问文件简单流程

1）硬盘分区后的结构

2）访问文件的简单流程

8、inode的大小

1）inode也会消耗硬盘空间

①、每个inode的大小

②、一般是128字节或者256字节

2）格式化文件系统时确定inode的 总数

3）df-i   查看每个硬盘分区对应的inode总数以及使用数

注：

• inode也会消耗硬盘空间，所以格式化的时候，操作系统自动将硬盘分成两个区域。一个是数据区，存放文件数据; 另一个是 inode区，存放 inode 所包含的信息。每个 inode 的大小，一般是 128 字节或 256 字节。

• 通常情况下不需要关注单个 inode 的大小，而是需要重点关注 inode 总数。inode 的总数在格式化时就给定了，执行"df-i"命令即可查看每个硬盘分区对应的的 inode 总数和已经使用的inode 数量。

9、inode的特殊作用

由于inode号码与文件名分离，导致一些Unix/Linux系统具有以的现象：

• 当文件名包含特殊字符，可能无法正常删除文件，直接删除inode，也可以删除文件

• 移动或重命名文件时，只改变文件名，不影响inode号码

• 打开一个文件后，系统通过inode号码来识别该文件，不再考虑文件名

• 文件数据被修改保存后，会生成一个新的inode号码

10、通过inode号删除文件命令

1）find ./ -inum 52305140 -exec rm -i {} ;

2）find ./ -inum 50464299 -delete

11、inode节点耗尽故障模拟处理

1）使用fdisk创建分区/dev/sdb1，分区大小30M即可

• fdisk /dev/sdb

• mkfs.ext4 /dev/sdb1

• mkdir /test

• mount .dev/sdb1 /mnt

• df -i

2）模拟inode节点耗尽故障

• for ((i=1;1<=7680;i++));do touch /test/file$i;done               touch(1..7680).txt

• df -i

• df -hT

3）删除文件恢复inode

• rm -rf /test/*

• df -i

• df -hT

二、硬链接与软链接

1、链接文件的分类

 

2、如何建立链接

1）硬链接：ln         源文件 目标位置

2）软链接：ln -s    源文件或目录 链接文件或目标位置

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三、恢复误删除的文件

1、恢复EXT类型的文件

1）extundelete工具

①、extundelete是一个开源的Linux数据恢复工具，支持ext3、ext4文件系统。（ext4只能在CentOS 6版本恢复）

2）模拟删除并执行恢复操作

①、使用fdisk创建分区/dev/sdc1,格式化ext3文件系统

• fdisk /dev/sdcpartprobe /dev/sdc

• mkfs.ext3 /dev/sdc1

• mkdir /test

• mount /dev/sdc1 /test

• df -hT

②、安装依赖包

• yum -y inatll e2fsprogs-devel e2fsprogs-libs

③、编译安装extundelete

• cd /test

• wget http://nchc.dl.sourceforge.net/project/extundelete/extundelete/0.2.4/extundelete-0.2.4.tar.bz2     ## 下载文件

• tar jxvf extundelete-0.2.4.tar.bz2

• cd extundlete-0.2.4/

• ./configure --prefix=/usr/local/extundelete && make && make install

• ln -s /usr/local/extundelete/bin/* /usr/bin/

③、执行恢复操作

• cd /test

• echo a>a

• echo a>b

• echo a>c

• echo a>d

• ls

• extundelete /dev/sdc1 --inode 2   ##查看文件系统/dev/sdc1下存在哪些文件，i节点是从2开始的，2代表该文件系统最开始的目录

• rm -rf a b

• extundelete /dev/sdc1 --inode 2

• cd ~

• umount /test

• extundelete /dev/sdc1 --restore -all       ##   恢复/dev/sdc1文件系统下的所有内容

  在当前目录下会出现一个RECOVERD_FILES/目录，里面保存了已经恢复的文件

• ls RECOVERD_FILES/

2、XFS文件的备份和恢复

1）xfsdump工具

①、CentOS 7系统默认采xfs文件系统，xfs类型的文件可使用xfsdump与xfsrestore工具进行备份恢复。

②、xfsdump的备份级别有两种：0表示完全备份，1-9表示增量备份。xfsdump的默认备份级别为0。

2）xfsdump的命令格式

• xfsdump -f  备份存放位置 要备份的路径或设备文件

3）xfsdump命令的常用选项

4）xfsdump的使用限制

①、只能备份已挂载的文件系统

②、必须使用root的权限才能操作

③、只能备份xfs文件系统

④、备份后的数据只能让xfsdump解析

⑤、不能备份两个具有相同UUID的文件系统（可用blkid命令查看）

5）模拟数据丢失并恢复

①、使用fdisk创建分区/dev/sdb1，格式化xfs文件系统

• fdisk /dev/sdb

• partprobe /dev/sdb

• mkfs.xfs [-f] /dev/sdb1

• mkdir /data

• mount /dev/sdb1 /data/

• cd /data

• cp /etc/passwd ./

• mkdir test

• touch test/a

②、使用xfsdump命令备份整个分区

• rpm -qa | grep xfsdump

• yum install -y xfsdump

• xfsdump -f /opt/dump_sdb1 /dev/sdb1 [-L dump_sdb1 -M sdb1]

③、模拟数据丢失并使用xfsrestore命令恢复文件

• cd /data

• rm -rf ./*

• ls

• xfsrestore -f /opt/dump_sdb1 /data/

四、日志文件

1、日志的功能

1）用于记录系统、程序运行中发生的各种事件

2）通过阅读日志，有助于诊断和解决系统故障

2、日志文件的分类

1）内核及系统日志

• 由系统服务rsyslog统一进行管理,日志格式基本相似

• 主配置文件为/etc/rsyslog.conf。

• Linux操作系统本身和大部分服务器程序的日志文件都保存在/var/log下。

2）用户日志

• 记录系统用户登录及退出系统的相关信息

3）程序日志

• 由各种应用程序独立管理的日志文件，记录格式不统一

3、日志的保存位置

默认位于：/var/log目录下

注：vim /etc/rsyslog.conf           #  查看rsyslog.conf配置文件

      *.info;mail.none;authpriv.none;cron.none           /var/log/messages

      *.info           #   表示info等级及以上的所有等级的信息都写到对应的日志文件里

       mail.none   #   表示某事件的信息不写到日志文件里 （这里比如是邮件）

4、内核及系统日志

1）由系统服务rsylog统一管理

①、软件包：rsylog-7.4.7-16.el7.x86_6

②、主要程序：/sbin/rsyslohd

③、配置文件：/etc/rsyslog.conf

5、日志消息的级别

 

6、公共日志文件的记录格式

时间标签、主机名、子系统名、消息字段组成

 

7、用户日志分析

①、保存了用户登录、退出系统等相关信息

• /var/log/lastlog：最近的用户登事件

• /var/log/wtmp：用户登录、注销及系统开、关机事件

• /var/run/utmp：当前登录的每个用户的详细信息

• /var/log/secure：与用户验证相关的安全性事件

②、分析工具

• users、who、w、last、lastb

• last命令用于查询成功登录到系统的用户记录

• lastb命令用于查询登陆失败的用户记录

8、程序日志分析

1）由相应的应用程序独立进行管理

①、Web服务：/var/log/httpd/

• access_log    // 记录客户访问事件

• error_log       // 记录错误事件

②、代理服务：/var/log/squid/

• access.log

• cache.log

2）分析工具

①、文本查看、grep过滤检索、Webmin管理套件中查看

②、awk、sed等文本过滤、格式化编辑工具

③、Webalizer、Awstats等专用日志分析工具

9、日志管理策略

1）及时做好备份和归档

2）延长日志保存期限

• find ./ -mtime +30 -exec rm -rf {} ; 删除30天以前的日志文件

3）控制日志访问权限

• 日志中可能会包含各类敏感信息，如账户、口令等

4）集中管理日志

• 将服务器的日志文件发到统一的日志文件服务器

• 便于日志信息的统一收集、整理和分析

• 杜绝日志信息的意外丢失、恶意篡改或删除