Linux系统--Linux磁盘和文件系统管理

Linux磁盘和文件系统管理一．Linux磁盘管理：1.磁盘的物理组成部分（这里介绍的主要是机械硬盘）a.磁盘的组成主要有：盘片，机械手臂和磁头，主轴马达b.磁盘的数据存储和读取在于磁盘的盘片，在盘片上的一些概念：扇区（sector）：就是将盘片划分成若干个扇区。扇区是最小的存储单位，每个扇区512个字节。柱面（Cylinder）：磁盘是有多个盘片组合而成，而柱面是有不在同一磁盘上的相同位置上的扇区组成。柱面是分区的最小单位，也就是分区是根据柱面分区的。c.第一个扇区的组成：有446个字节的MBR，64字节的分区表和2字节Mgical Number 组成。其中446字节的MBR主引导分区，引导开机程序。64字节的分区表中16个字节标志一个分区，所以分区的时候最多有4个主分区，2字节Mgical Number：编辑MBR是否有效2.磁盘接口类型：磁盘接口类型从整体角度上讲：硬盘接口分为IDE、SATA、SCSI、光纤通道和SAS五种。SCSI接口得到硬盘主要应用于服务器市场，而光纤通道只在高端服务器上。并口的磁盘接口：IDE：速率：133M/sSCSI：640M/s 主要用户小型计算机系统接口（Small Computer System Interface）串口的磁盘接口：SATA：6Gbps 串口硬盘（serial ATA）SAS：6Gbps (serial attached SCSI) 串行连接SCSIUSB：480MB/s3.磁盘设备的设备文件的命名与设备文件/dev/hd：IDE/dev/sd[a-z] ：SCSI,SATA,SAS,USB设备文件：块设备：block,存取单位为块，比如磁盘字符设备：char,存取单位为字符，比如键盘设备文件：关联至一个设备驱动，进而能够与之对应的硬件设备通信。设备号：主设备号：标志一个设备。此设备号：标志在同一个设备类型下的不同设备。二．Linux文件系统管理：个人理解：一个可以被挂载的数据为一个文件系统。Linux中的文件系统有：ext2，ext3，ext4，xfs，btrfs，reiserfs，jfs，ramfs，swap，光盘中iso9660Windows中的文件系统有：fat32，fat，ntfsUnix支持的文件系统：FFS，UFS，JFS2网络文件系统：NFS，CIFS集群文件系统：GFS2,OCFS2分布式文件系统：ceph,moosefs,mogilefs,Glusterfs,LustreLinux中的文件系统：xfs,（由SGI开发的先进的日志文件系统，支持超大容量文件）btrfs，目标是取代Linux目前的ext3文件系统，改善ext3的限制，特别是单一文件大小的限制，总文件系统大小限制以及加入文件校验和特性。加入目前ext3/4未支持的一些功能，例如可写的磁盘快照(snapshots)，以及支持递归的快照(snapshots of snapshots)，内建磁盘阵列（RAID）支持，支持子卷(Subvolumes)的概念，允许在线调整文件系统大小。reiserfs, 基于平衡树结构的文件系统jfs，IBM的AIX使用的日志文件系统ramfs：内存文件系统，速度很快 Linux的虚拟文件系统：VFS 在linux中有众多的文件系统，但是linux kernel是如何识别和管理这些文件系统的呢？其实linux系统中是通过虚拟文件系统（vritual Filesystem Switch，VFS）的功能读取文件系统的。也可以这样理解linux虚拟文件系统是众多文件系统与内核联系的接口。

1.磁盘的分区：在linux上对一个磁盘的分区要用到fdisk，partx，sfdisk命令。磁盘分区是以磁盘柱面为单位进行分区的。分区步骤如下：1.fdisk DEVICE_NAME (要进行分区的磁盘)2.执行这个命令后，将会进入交互式，根据提示进行相应的分区：Command (m for help):常用的选项有： n add a new partition：创建新分区 p print the partition table：打印已有分区 d delete a partition：删除已有分区 m print this menu：获取帮助 l list known partition types：列表所分区id t change a partition's system id：调整分区id w write table to disk and exit：写入并退出 q: quit, 放弃更新并退出3.产看内核是否已经识别新的分区：cat /proc/partations4.通知内核重新读取硬盘分区表：partx -a /dev/DEVICEkpartx -a /dev/DEVICECentOS 5中使用partprobe来让内核读取硬盘分区表partprobe [/dev/DEVICE]
2.创建文件系统（格式化）：创建分区之后，就要对相应的分区创建文件系统了，也就是格式化分区。创建文件系统的命令有：mkfs，mke2fs，mkswap1.mkfs命令：(1).# mkfs.FS_TYPE /dev/DEVICEFS_TYPE ：ext3，ext4，xfs，btrfs，vfat(2) # mkfs -t FS_TYPE /dev/DEVICE选项：-L ‘LABEL’ ：设定卷标2.mke2fs命令：ext系列文件系统专用工具：常用选线：-t {ext2|ext3|ext4}：指定文件系统-b {1024|2048|4096}：指定块大小-L ‘LABEL’：指定卷标-j：格式化成ext3 文件系统-i #：指定数据空间中每多少个字节创建一个iNode；此大小不应小于块大小；-N #：为数据空间创建多少个iNode-O FEATURE[,...]：启用给指定特性 ^FEATURE：关闭指定特性3.mkswap命令：创建交换分区mkswap [OPTIONS] device-L ‘LABEL’：指定卷标注意：格式化的分区是交换分区，要提前调整分区ID为82
3.管理文件系统的工具：管理文件系统的工具有：blkid，e2label，tune2fs，dumpe2fs.blkid：块设备属性信息查看blkid [OPTION]... [DEVICE]-U UUID: 根据指定的UUID来查找对应的设备-L LABEL：根据指定的LABEL来查找对应的设备e2label：管理ext系列文件系统的LABEL# e2label DEVICE [LABEL]tune2fs：重新设定ext系列文件系统可调整参数的值-l：查看指定文件系统超级块信息；super block-L 'LABEL'：修改卷标-m #：修预留给管理员的空间百分比-j: 将ext2升级为ext3-O: 文件系统属性启用或禁用-o: 调整文件系统的默认挂载选项-U UUID: 修改UUID号；dumpe2fs：-h：查看超级块信息5.文件系统检测:命令有：fsck和e2fsckfsck: File System CheCkfsck.FS_TYPEfsck -t FS_TYPE -a: 自动修复错误 -r: 交互式修复错误 e2fsck：ext系列文件专用的检测修复工具 -y：自动回答为yes; -f：强制修复；6.Linux文件系统是如何运行：在linux系统中文件和目录是由权限(rwx)，属性(属主，属组，时间戳等)和数据组成。其中元数据（权限和属性）是存在inode中，而文件的数据是存放在date block中。还有一个超级块：这个超级块会记录整个文件系统的整个整体信息，包括inode和block数量，block和inode的大小，使用量和未使用量等等。inode：记录一个文件的属性和权限，以及记录此文件的block编码，除了文件名以外，元信息都存在inode中block：记录文件内容，如果文件太大时，会使用多个block。inode bitmap：inode位视图：用来标记使用和未使用的inode号码block bitmap：（块对照表）：用来记录使用与未使用的block号码文件系统新创建一个目录，会分配一个inode和至少一个block给该目录。inode记录该目录的属性和权限，以及记录分配到的block号码。而block记录这个目录下的文件名和inode对照表。 目录占用的block记录的数据试图如下


查找一个文件的过程：首先会先找到该文件所在目录的inode号，根据inode号记录的block号码，去找到记录文件名和inode对照表的block。根据文件名和inode对照表中文件的block号码，从而找到文件的date block。假如我们查看目录/tmp/下的kk文件如下图：


软连接和硬链接 硬链接：一般情况下，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。但是，Unix/Linux系统允许，多个文件名指向同一个inode号码。这意味着，可以用不同的文件名访问同样的内容；对文件内容进行修改，会影响到所有文件名；但是，删除一个文件名，不影响另一个文件名的访问 不能够对目录进行 不能跨越分区进行 多个文件指向同一个inode的多个不同路径，创建文件的硬链接即为为inode创建性的引用路经，因此会增加起引用计数 创建硬链接： ln SRC DEST 符号连接： 可以对目录进行 可以跨分区 指向的是一个文件路径；其大小为指向的路径字符串的长度；不增加或减少目标文件inode的引用计数 创建软连接：ln sv SRC DEST
6.挂载：分区格式化之后就可以挂载使用这个分区了。将额外文件系统与跟根文件系统某现存的目录建立起关联关系，进而使得其目录作为其他文件访问入口的行为称为挂载。把设备关联挂载点：挂载点：Mount Point卸载时：可以使用设备也可以使用挂载点，使用命令umount假如在挂载点下有文件，则在挂在后挂载点中的文件将会被暂时隐藏挂载方法：mount：通过查看/etc/mtab文件显示当前系统一挂载的所有设备。查看内核追踪到自己已挂载的所有设备：cat /proc/mountsmount [fnrsvw] [-t vfstype] [-o OPTOION] DEVICE DIRdevice ：指明挂载设备:(1)设备文件(2)卷标：-L "LABEL" (3)UUID,-U ‘UUID'(4)伪文件系统:proc,sysfs,devtmpfs,configfsdir:挂载点：事先存在，最好使用空目录正在使用中的设备是无法卸载的常用选项：-t vsftype:指定要挂载的设备上的文件系统类型-r：readonly，只读挂载-w：read and write：读写挂载-n：不更新/etc/mtab文件 （但是在/proc/mounts能看到）/etc/mtab-a：自动挂载所有支持自动挂载的设备；（定义在/etc/fstab文件中，且挂载选项中有“自动挂载”功能）-L：‘LABEL’ ：一卷表指定挂载设备-U；'UUID"：-B: --bind ：绑定目录当另一个目录上-o option：（挂载文件系统的选项） async：异步模式; sync：同步模式.数据安全性高，但是性能高 atime ： noatime ：每次访问挂载点下的文件或目录时，访问时间戳是不会改变的 diratime： nodiratime：每次访问挂载点下的目录时，访问时间戳是不会改变的 auto/noauto：是否支持自动挂载 exec/noexec：是否支持将文件系统上应用程序运行为进程 dev/nodev：是否支持在此文件系统使用设备文件 suid/nosuid： remount：重新挂载。 ro: rw: user/nouser：是否允许普通用户挂载此设备 acl：启用此文件系统上的acl功能卸载：umount 挂载点或者挂载设备查看正在访问挂载设备文件系统的程序进程：fuser -v /MOUNT_POINT终止正在访问挂载设备文件系统的程序进程fuser -km /MOUNT_POINT挂载交换分区：启用：swaponswapon [option]... [device]-a；激活所有的交换分区-p PRIORITY：指定优先级：禁用：swapoff
至此一个磁盘经过分区，格式化，挂载之后用户就可以使用这个磁盘中的分区了。