Linux磁盘及文件系统管理

文件接口：open(), read(), write(), close()

设备类别：

块(block)：随机访问，数据交换单位为“块”

字符(character)：线性，数据交换单位为字符

设备文件：FHS(LSB)

/dev/: 设备

设备文件，关联至设备的驱动程序

设备号：

major：主设备号，区别设备类别，用于标明所需驱动程序

minor：次设备号，

磁盘设备文件：

IDE接口（ATA）：并行, 133MB/s

两个IDE控制器：每个控制器可通过线缆接入两块磁盘，一主一从；

/dev/hd[a-z][#]

/dev/hda, /dev/hdb,

/dev/hdc, /dev/hdd

SCSI接口: 并行，Small Computer System Interface

UltraSCSI 320, 320MB/s

SATA接口：串行，Serial ATA,

6Gpbs

USB接口：串行，480MB/s

SAS接口：串行

设备文件：/dev/sd[a-z][#]

[a-z]：标记设备

[#]：磁盘分区

track: 磁道

sector: 扇区

cylinder: 柱面

寻道时间：平均寻道时间

MBR：0磁道0扇区，主引导扇区(master boot record)

三部分：

446bytes: bootloader，程序

64bytes: 分区表

16bytes：标记一个分区

4个主分区：3主，1扩展-->n逻辑分区

2bytes: 55AA, 当前MBR信息是否有效的标记；

分区标识方式：

主分区或扩展分区：1-4

逻辑分区：5+

fdisk命令：

1、查看已经识别的磁盘设备：

# fdisk -l /dev/[hs]d[a-z]

2、管理分区

# fdisk DEVICE

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；所有的操作均在内存中完成，没有直接同步到磁盘；

常用命令：

p: 显示现有分区表；

n: 创建新分区

d: 删除现有分区

t: 修改分区ID

l: 查看支持哪些分区ID

w: 保存退出

q: 不保存退出

m: 显示帮助信息

示例：/dev/sdb

3主+1扩展（3个逻辑）

2主+1扩展（4个逻辑）

查看内核是否已经识别新建分区：

# cat /proc/partitions

通知内核强制重读分区表：

CentOS 5: partprobe /dev/DEVICE

CentOS 6: partx, kpartx

partx -a /dev/DEVICE

kpartx -af /dev/DEVICE

注意：成功读取分区，可能需要命令重复执行2次或以上；

创建文件系统：

文件系统：

元数据：每个索引项称一个inode, (index node)

/var/logs/messages

根的inode --> 根目录对应的磁盘块 --> var对应的inode编号 --> 查inode table, 找到编号对应的inode --> var目录的磁盘块 --> logs 的inode编号 --> 查inode table, 找到logs目录的inode --> logs目录的磁盘块 --> 找到messages文件名对应的inode编号 -->查inode表，找到messages的inode编号对应的inode --> messages的磁盘块

链接文件：访问同一个文件数据不同路径

硬链接：两个文件路径指向了同一个inode；

创建方法：

# cp -l SRC DEST

# ln SRC DEST

特性：

(1) 目录不支持硬链接；

(2) 硬链接不能跨文件系统；

(3) 硬链接文件与原文件是指向同一个inode，创建硬链接文件会增加inode的引用计数；

符号链接：链接文件是一个完全独立的新文件，但其指向了原文件的文件路径；

特性：

(1) 符号链接文件与原文件是两个各自独立文件；

(2) 目录可以创建符号链接；

(3) 可以跨文件系统；

(4) 删除链接不影响原文件；但删除原文件，符号链接指向的文件路径将不复存在，因此，此时链接文件将变成失效的链接；

其大小并非真正原文件大小，而是指向的原文件的文件路径字符串所包含的字节数；

创建方法：

ln -s SRC DEST

bitmap索引

block group:

bitmap: inode, block

VFS: Virtual File System

Linux文件系统：ext2, ext3, ext4, reiserfs, xfs, btrfs

光驱：iso9660

网络文件系统：nfs, cifs

集群文件系统：gfs2, ocfs2

分布式文件系统：ceph

windows文件系统：ntfs, vfat

伪文件系统: tmpfs, hugepagefs, proc, sysfs

Unix的文件系统：FFS, UFS, JFS

交换文件系统：swap

文件系统管理工具：

创建文件系统

mkfs.ext2, mkfs.ext3, mkfs.xfs ...

检测文件系统

fsck.ext2, fsck.ext3, fsck.ext4, fsck.xfs .

查看其属性

dumpe2fs, tune2fs

创建文件系统：

mkfs.FSTYPE /dev/DEVICE

blkid /dev/DEVICE

mkfs -t FSTYPE /dev/DEVICE

ext系列：

Linux文件系统管理：

VFS：

日志文件系统：加速文件检测并修复的过程

ext3, ext4, xfs

非日志型文件系统：ext2

非一致性：

ext系列文件系统：mke2fs

mke2fs [OPTION]... /dev/DEVICE

-t {ext2|ext3|ext4}：指明要创建的文件系统类型

mkfs -t ext4 = mkfs.ext4 = mke2fs -t ext4

-b {1024|2048|4096}：其上限由page frame决定

-L LABEL：指定要使用的卷标

-j: 相当于使用-t ext3

mkfs.ext3 = mkfs -t ext3 = mke2fs -j = mke2fs -t ext3

-i #: 指明inode与字节的比率；即，每多少字节给创建一个inode；

-N #: 直接指明给此文件系统创建多少个inode

-m #：指定预留空间的百分比；默认为5；

-O [^]FEATURE

UUID: 全局惟一标识符

e2label:

查看：e2label /dev/DEVICE

设定卷标：e2label /dev/DEVICE LABEL

tune2fs：查看或修改ext系列文件系统的某些属性

查看超级块中的数据信息：

tune2fs -l /dev/DEVICE

修改指定文件系统的属性：

-j: ext2 --> ext3

-L LABEL: 修改卷标；

-m #: 调整预留空间的百分比；

-O [^]FEATURE: 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

-o acl

-o ^acl

dumpe2fs命令：显示ext系列文件系统属性信息

dumpe2fs [-h] /dev/DEVICE

文件系统检测：

因进程意外中止或系统崩溃等原因导致写入操作非正常终止时，可能会导致文件损坏；此时，应该修改修复文件系统；

注意：应该离线进行；

fsck:

-t FSTYPE

fsck -t FSTYPE = fsck.FSTYPE

-a：自动修复所有错误

-r: 交互式修复错误

ext系列文件系统的专用工具：

e2fsck

-y: 对所有问题自动回复为yes;

-f: 即使文件系统处于clean状态，也要强制进行检测；

Windows无法识别Linux上专用的文件系统，因此，有存储设备需要两种系统之间交叉使用时，应该使用windows支持的文件系统：

# mkfs -t vfat /dev/DEVICE

swap文件系统：

Linux上交换空间必须使用独立的磁盘分区；

fdisk /dev/DEVICE

t命令调整其ID为82;

创建交换分区文件系统：mkswap命令

mkswap [-L LABEL] /dev/DEVICE

注意：在Linux系统上，所有的文件系统必须通过根文件系统的某个分支来访问；

根文件系统：根关联到的分区

有一定的要求：FHS

其余所有的其它文件系统如果想要被访问，都只能够通过“关联”至根文件系统上的某个目录来实现；

这种操作即所谓的“挂载”，也即mount；相反动作，即卸载，命令为umount

挂载点：mount_point，即用于作为另一个文件系统访问入口的目录；

mount命令：

mount DEVICE MOUNT_POINT

挂载点

1、事先存在；

2、应该使用别的进程未使用的目录；

3、挂载点下原有的文件将被隐藏；

mount：将显示当前系统已经挂载的所有文件系统的相关信息；

mount [OPTION]... [-t FSTYPE] [-o OPTION] [DEVICE] MOUNT_POINT

命令选项：

-r: 只读挂载

-w: read and write，读写挂载

-t FSTYPE: 被挂载的设备上的文件系统类型；可省略，此时mount会自动使用blkid命令来判断之；

-L LABEL: 以卷标的方式指定要挂载的设备，因此，此时DEVICE可省；

-U UUID：以UUID的方式指定要挂载的设备，因此，此时DEVICE可省；

-a: 自动挂载所有的支持自动挂载的设备（/etc/fstab文件中定义的支持自动挂载的设备）；

-n: 默认情况下，设备挂载与否的改变结果会被保存于/etc/mtab中一份；-n选项用于变动时不更新此文件

示例：

# mount -U dea669ee-e769-46d9-86a8-88925a10278b /data/mydata

-o OPTION，挂载选项：

async：异步写入

sync：同步写入，即使用同步I/O；

atime/noatime：文件或目录在被访问时是否更新其访问时间戳；

diratime/nodiratime：目录在文中时是否更新其访问时间戳；

auto/noauto：设备是否支持mount命令使用-a选项时自动挂载；

dev/nodev：此设备上是否创建设备文件；

exec/noexec：是否允许执行此文件系统上的程序文件；

suid/nosuid：是否支持此设备上的文件上使用suid权限；

remount: 重新挂载；

acl: 支持使用facl；

# mount -o acl

# tune2fs -o acl /dev/DEVICE： 打开acl为默认挂载选项；

ro: 只读

rw: 读写

user/nouser: 是否允许普通挂载此文件系统

所有挂载选项均未指明时，其默认为：

defaults

Use default options: rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async, and relatime.

另外一个使用技巧：

将某目录绑定至指定目录下，作为临时访问入口；

mount --bind 源目录  目标目录

查看所有已经挂载设备的方法：

# mount

# cat /etc/mtab

# cat /proc/mounts

umount命令：

umount DEVICE

umount MOUNT_POINT

注意：正在被某进程访问的设备是不可以被卸载的；查看被什么进程所占用：

# lsof MOUNT_POINT

# fuser -v MOUNT_POINT

# fuser -km MOUNT_POINT: 终止正访问挂载点的进程；

df命令：

df [OPTION]... [FILE]...

-l: 仅显示本地文件系统的相关系统；

-h: 单位换算；

-i: 显示inode的使用情况而非磁盘块的；

du命令：

用于评估文件大小

-s: 统计整个目录及内部所有文件总体大小；

-h: human-readable

交换分区：

创建交换分区文件系统：mkswap

free命令：查看内存使用状况

-m

-g

启动交换分区：

swapon [OPTION] [DEVICE]

-a: 启用/etc/fstab文件中定义的所有交换分区

禁用交换分区：

swapoff DEVICE