鸟哥的Linux私房菜10.14 磁盘与文件系统管理

以你之姓@ 2022-08-08 17:46 135阅读 0赞

第8章 Linux磁盘与文件系统管理

关于EXT2文件系统：这是最传统的磁盘文件系统

传统的技术只能将一个分区格式化为一种文件系统，但是新技术可以将一个分区格式化为多个文件系统（LVM），也可以将多个分区合成一个文件系统（LVM,RAID)

文件系统中超级区块（superblock）用来记录filesystem的整体信息，包括inode/block的总量，使用量、剩余量，以及文件系统的格式与相关信息等。

inode：记录档案的属性（一个档案对应一个inode），有编号

block：实际记录档案的内容（一个档案可能占用多个），有编号，大小只能是1KB,2KB,4KB

该文件系统是索引式文件系统（indexed allocation），不太需要进行碎片整理

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Linux系统中为了防止inode和block过多而将Ext2文件系统分为多个区块群组，每个群组有独立的inode/block/superblock系统

具体介绍如下：

data block（资料区块）  
![这里写图片描述][0_1318840914JDJz.gif]

*\**虽然Ext2已经能够支持大于2GB以上的单一档案容量，但因为某些应用程序依然使用旧的限制，只能捕捉到2GB以下的档案

此外，Ext2文件系统的block还有如下限制：

1.原则上，block的大小和数量在格式化后就不能改变了
    
           2.每个block内最多放置一个档案的数据
    
           3.若档案太大，可能占用多个block

inode table

inode记录的数据至少有以下这些：1.该档案的存取模式（read/write/excute） 2.该档案的用户与群组 3.该档案的容量 4.该档案建立或状态改变的时间 5.最近一次的读取时间 6.最近修改的时间 7.定义档案特性的标识，如SUID等 8.该档案真正内容的指向

inode的数量与大小在格式化时已经固定：每个inode为128bytes，每个档案对应一个inode，系统读取档案时先找到inode，分析其记录的权限才能读取

Superblock

它记录的信息主要有：1.block与inode的容量，2.未使用与已使用的inode/block数量，3.block与inode的大小，4.filesystem的挂载时间、最近一次写入时间、最近一次检验磁盘时间等相关信息，5.一个valid bit的数值，若此文件系统已被挂载，则数值为0，若未被挂载，则数值为1

Filesystem Description

描述每个block group的开始与结束的block号码，以及每个区段分别位于哪一个block号码之间，这部分可用dumpe2fs观察

block bitmap（区块对照表）

通过这个可以标记某个block是不是为空

inode bitmap（inode对照表）

标记某个inode是否被使用

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与目录树的关系

想要实际观察根目录的档案所占用的inode号码，可以使用 ls -i 这个指令

inode本身并不记录文件名，文件名由目录中的block记录，所以对于档案的一些操作需要在目录中有w权限

目录树是由根目录读起，系统可以通过挂载的信息找到挂载点的inode号码（最顶层inode号码从2开始），在读取档案的时候都是先从inode读到block，再接着往下读

filesystem并不是越大越好，因为这样会使得硬盘的机械手臂移动幅度过大，也会造成数据读取效率的降低

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EXT2/EXT3档案的存取与日志式文件系统的功能

新增一个档案的步骤：1.确定用户是否具有对新增档案目录的w和x的权限，2.根据inode bitmap找到未使用的inode号码，写入新档案的属性/权限，3.根据block bitmap找到未使用的block号码，写入实际数据，并将inode中的block指向数据，4.更新inode bitmap、block bitmap、superblock

日志式文件系统（Journaling filesystem）为了避免文件系统的不一致

所以最好选择EXT3，因为它具备四个优势：可利用性、数据完整性、速度、易于转换

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Linux系统中可以手动使用sync来强迫内存设定为Dirty的档案回写到磁盘中

挂载点（mount point）的意义

重点：挂载点一定是目录，为进入该文件系统的入口。因此并不是任何文件系统都能使用，必须‘挂载’到目录树的某个目录才可以

其它Linux支持的文件系统与VFS  
![这里写图片描述][0_1318858251N49l.gif]

查看某个Linux支持的文件系统有哪些，可以查看以下目录

ls -l /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs

系统目前已加载到内存中支持的文件系统有： cat /proc/filesystems

Linux VFS(Virtual Filesystem Switch）用来管理整个Linux上的文件系统

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磁盘与目录的容量

每个档案的容量在inode中有记载，df（列出文件系统的整体磁盘使用量），du（评估文件系统的磁盘使用量，尤其是目录）

## ![这里写图片描述][20150923182940685] ##

实体连接与符号链接： ln

Hard Link（实体链接，硬式连结或实际连结）感觉就是一个inode可以连结多个档案一样的，但是这些档案都是“一模一样”的

实体连接不能跨Filesystem，不能link目录

Symbolic Link（符号链接，就是快捷方式）修改快捷方式的连接档，原始档会跟着变化，不过用途比较广泛哦

制作连接档需要使用 ln 这个指令  
![这里写图片描述][0_1318860669x285.gif]

关于目录的link数量

目录中的三个东东： /tmp/testing

/tmp/testing/.      前两个其实都代表该目录
    
                                      /tmp/testing/..     代表tmp，建立新目录时候tmp的link数量会增加

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磁盘的分区、格式化、检验与挂载

如果要在系统中新增一个硬盘，步骤如下：1.对硬盘进行分区，建立可用的partition，2.对该partition进行格式化，以建立系统可用的filesystem，3.可以检验新建的filesystem，4.在Linux系统上，需要建立挂载点将其挂载上来

磁盘分区：fdisk

![这里写图片描述][0_1318861738Fwfw.gif]

删除磁盘分区：

1.fdisk /dev/hdc 2.p 3.d 4.w（or）q，w表示储存修改，q表示取消修改

新增磁盘分区：

操作环境——最好是单人维护模式

注意事项：SATA磁盘支持15个分区，IDE支持63个分区，但大家一般用SATA，所以要限制分区数目

fdisk不能处理大于2TB的分区

磁盘格式化（make filesystem，mkfs）

mkfs指令如果加上 -t 的参数，可以接文件系统格式

EXT2/EXT3的公用程序 mke2fs  
![这里写图片描述][0_1318863307bOZb.gif]

磁盘检验： fsck， badblocks  
![这里写图片描述][0_13188634177aEE.gif]

![这里写图片描述][0_1318863484Bdui.gif]

磁盘挂载与卸除：

1.单一文件系统不应被重复挂载在不同的挂载点中，2.单一目录不应该重复挂载多个文件系统，3.要作为挂载点的目录，理论上应该都是空目录才是

（这个貌似很难的样子）

![这里写图片描述][20150923183157440]

其实呢，利用‘mount 装置文件名 挂载点’就能够顺利的挂载了。不过系统有指定哪些类型的filesystem才需要进行挂载测试，主要参考以下档案：

/etc/filesystems ：系统指定的测试挂载文件系统类型

/proc/filesystems ： Linux系统已经加载的文件系统类型

而Linux支持的文件系统驱动程序都在目录 /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs/ 中

挂载 CD 或 DVD光盘 ———光盘一挂载之后就无法退出光盘片了，除非卸除才可以退出。

挂载时候并不是直接写链接文件，比如，如果光驱接在 /dev/hdd ，那么正确的挂载应该是 ” mount /dev/hdd/media/cdrom “

格式化与挂载软盘

软盘格式化可以直接用mkfs啦，但是软盘也可以格式化为 ext3 或 vfat 格式，挂载的时候使用系统自动测试挂载即可

软盘被挂载了以后还是可以退出的哦，不过这样文件系统会出现问题。所以还是记住要先卸载再退出

挂载随身碟（是指U盘之类的么）

不能挂载NTFS 格式的文件系统

整个目录树最关键的位置就是根目录，所以它不能被卸载，那么如何重新挂载呢，可以【重新启动】，也可以用指令重新挂载

mount -o remount,rw,auto

此外呢，还可以用mount将某个目录挂载到另外一个目录去哦

umount（将装置档案卸载）  
![这里写图片描述][0_1318908115VcaL.gif]

使用Label name进行挂载

label（标头） 这种挂载方法：系统不必知道该文件系统所在的接口与磁盘文件名称

磁盘参数修订

mknod 设置装置名称

e2label 修改标头 优点：不论磁盘文件名如何变化，不论硬盘插在哪个IDE/SATA接口，都没有影响

缺点：如果有两个硬盘，刚好两个硬盘的Label是重复的，那就很大问题了

tune2fs 更新、转换等等功能，还可以修改标头

hdparm 显示硬盘的一些参数

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开机挂载 /etc/fstab 以及 /etc/mtab

挂载的一些限制：1.根目录 / 是必须挂载的，而且一定要先于其他挂载点 ，2.其他挂载点必须为已建立的目录，可任意指定，但一定要遵守必须的系统目录架构原则 ，3.所有挂载点在同一时间只能，只能挂载一次 ，4.所有partition在同一时间之内，只能挂载一次， 5.如若进行卸载，必须先将工作目录移到挂载点及其子目录之外

/etc/fstab 就是当我们利用mount指令进行挂载时，将所有的选项和参数写入到这个档案中

这个档案有六个字段（非常重要）

第一栏 ：磁盘装置文件名或该装置的Label

第二栏 ：挂载点，就是目录喽

第三栏 ：磁盘分区的分检系统 必须要手动输入文件系统

第四栏 ：文件系统参数 好多的表格汇总，没写了

第五栏 ：能否被dump备份指令作用 ，这是一个数值表示，0代表不要，1代表每天更新，2代表其他不定日期更新

第六栏 ：是否以fsck检验扇区 ，0代表不要，1代表要（根目录），2代表要（其他）

特殊装置loop挂载（映像档不刻录就直接挂载使用）

其实还比较简单了…… mount -o loop 映像文件名 就okay了

不过要建立大型档案来制作loop装置档案

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内存置换空间（swap）建立

可以使用实体分区创建 swap

1.  分区，使用fdisk，可能要设定一下system ID ；2.格式化，利用‘mkswap 装置文件名’的指令来格式化 ；3.使用 swapon ；4.观察

使用档案建立 swap

1.  通过dd指令在 /tmp下面新增一个档案；2.使用mkswap 格式化 ；3.使用swapon来开启；4.使用swapoff来关掉

swap使用限制——物理内存不够的时候

数量少于32个，总量最多64GB

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关于boot sector和superblock

![这里写图片描述][0_131891059067v4.gif]

parted可以解决fdisk的问题——不能处理2TB以上的硬盘

[0_1318840914JDJz.gif]: /images/20220731/3ec75851589f4470b94f702eb2b51217.png
[0_1318858251N49l.gif]: /images/20220731/8b285cdbf693489985ec71990284a27e.png
[20150923182940685]: /images/20220731/561f3a3a361a45a3b233053be51bd77c.png
[0_1318860669x285.gif]: /images/20220731/f1219df82a374785ad88607936a3bbbc.png
[0_1318861738Fwfw.gif]: /images/20220731/b896bec1d10b4512a7cf4f8f9234a8ee.png
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[0_1318863484Bdui.gif]: /images/20220731/8b625f964117499f8ab8fe1a4af26d77.png
[20150923183157440]: /images/20220731/135268fd8d6e462bb837efd613092c03.png
[0_1318908115VcaL.gif]: /images/20220731/8d09900ef8e6439abaed32fb3ec425d8.png
[0_131891059067v4.gif]: /images/20220731/9e968f7d1c664d49b6ad4bd023ab96dd.png