Linux磁盤和文件系統管理

linux磁盤管理

一、Linux設備類型

    硬盤有機械硬盤(HDD)和固態硬盤(SSD)之分。機械硬盤即是傳統普通硬盤，主要由：盤片，磁頭，盤片轉軸及控制電機，磁頭控制器，數據轉換器，接口，緩存等

    幾個部分組成。

    

        機械式硬盤

            track：磁道，存儲信息的位置

            cylinder：柱面

            sector：扇區

            MBR：全稱為Master Boot Record，即硬盤的主引導記錄。硬盤的0柱面、0磁頭、1扇區稱為主引導扇區（也叫主引導記錄MBR），該扇區總共512字節；

                 它由主引導程序、硬盤分區表DPT（Disk Partition table）和分區有效標志。

                 boot loader（主引導程序）：占446bytes

                 Partition table（用來存取分區表）：占64bytes；硬盤中分區有多少以及每一分區的大小都記在其中，其中每16bytes標識一個分區；所以對于早期硬盤

                    （非UEFI）來講在基于MBR方式管理時一塊硬盤最多只能有4個分區；或者3主分區+1擴展（擴展可以使用N個邏輯分區）

                 magic number：占2個字節，對于大端模式處理器該值固定為0*55AA，存為55AA表示前面500個字節是有效的，否則是無效的

                        

                    注意：硬盤單盤容量大于2T，MBR機制無法識別2T及大于2T的硬盤 ，此時需使用GTP機制

                 

二、磁盤接口類型及命名

        1、并行：

            IDE    接口速率：133MB/s

            SCSI    接口速率：640MB/s

        2、串口：相對于并行設備類型速率更高

            SATA：   接口速率： 6Gbp/s

            SAS：     接口速率： 6Gbp/s 

            USB：    接口速率：480MB/s

        3、磁盤命名

            磁盤一般以/dev/DEV_FILE方式命名

            磁盤設備的設備文件命名：

                IDE接口設備：/dev/hd

                SCSI,SATA,SAS,USB等接口設備:/dev/sd

                                   不同設備：/dev/sd[a-z],如：/dev/sda,/dev/sdb….

                       同一設備上的不同分區：1,2,3，…如：/dev/sda1,/dev/sda2,…

                                

三、磁盤分區管理工具：

     1、Linux中的分區的主要管理工具有：fdisk、parted，sfdisk，本文中主要介紹使用fdisk工具。

          注意：使用fdisk工具分區時，對于一塊硬盤來講，最多只能管理15個分區。

     2、fdisk命令：

                   語法命令：fdisk [option] [DEVICE]

                   子命令：m：獲取幫助，顯示出所有子命令

                            

                           p：print，顯示已有分區

                           n：new，創建

                           d：delete，刪除

                           w：write，寫入磁盤并退出

                           q：quit，放棄更新并退出

                        l：列表分區id

                        t：調整分區id

        查看內核是否已經識別新的分區：    

                        cat /proc/partations，如果內核沒有識別，使用下列命令手動通知內核重新讀取硬盤分區表

                        partx -a /dev/DEVICE（centos6、7）

                        partprobe[/dev/DEVIC]（centos5）

    

Linux文件系統管理

一、Linux文件系統類型：

        

         1、Linux文件系統：ext2，ext3，ext4，xfs，btrfs，reiserfs，jfs，swap

                    swap：交換分區

                    光盤：iso9660

                    Unix：FFS,UFS,JFS2

                    網絡文件系統：NFS,CIFS

                    系群文件系統：GFS2,OCFS2

                    分布式文件系統：ceph，moosefs，mogilefs，GlusterFS，Lustre

              根據其是否支持“journal”功能分為：

                    日志型文件系統：ext3，ext4，xfs….

                    非日志型文件系統：ext2，vfat….

          2、文件系統的組成部分：

                    內核中的模塊：ext4,xfs,vfat

                    用戶空間的管理工具：mkfs.ext,mkfs.xfs,mkfs.vfat

              Linux的虛擬文件系統：VFS

          3、文件存儲結構

                

                  

                            分區的第一個部分是啟動區(Boot block)，它主要是為計算機開機服務的。Linux開機啟動后，會首先載入MBR，隨后MBR從某個硬盤的啟動區加載程序。

                    程序負責進一步的操作系統的加載和啟動。為了方便管理，即使某個分區中沒有安裝操作系統，Linux也會在該分區預留啟動區。

                    啟動區之后的是超級區(Super block)。它存儲有文件系統的相關信息，包括文件系統的類型，inode的數目，數據塊的數目。

              Inode：Index Node又稱文件索引節點，是文件基本信息的存放地（如讀寫屬性、owner等，但不包括文件名）和數據塊指針（直接、間接及三級指針）存放地。

                                           節點位圖inode bitmap：對應表是每個inode空閑與否的狀態信息

                            數據塊：文件的具體內容存放地。

                            當查看某個文件時，會先從inode table中查出文件屬性及數據存放點，再從數據塊中讀取數據

                        

               其中文件的inode結構如下（inode里所包含的文件信息可以通過stat filename查看得到）：

                

                            

          4、鏈接文件：

                硬鏈接：是給文件一個副本，同時建立兩者之間的連接關系。修改其中一個，與其連接的文件同時被修改。

                                                不能對目錄進行

                                                不能跨分區進行

                                                指向同一個inode的過個不同路徑，創建文件的硬鏈接即為inode創建新的引用路徑，因此會增加其引用計數

                                軟鏈接，也叫符號鏈接：是對源文件在新的位置建立一個“快捷”，所以，當源文件刪除時，符號連接的文件將僅僅

                                                剩下個文件名了，當然刪除這個連接，也不會影響到源文件，但對連接文件的使用、引用都是直接調用源文件的。

                                                可以對目錄進行

                                                可以跨分區

                                                指向另一個文件的路徑，其大小為指向的路徑字符串的長度，不增加或減少目標文件inode的引用計數。

二、Linux文件系統相關命令：

           1、創建文件系統：mkfs

                用法：mkfs [-V] [-t fstype] [fs-options] filesys [blocks]

                

                             （1）mkfs.FS_TYPE /dev/DEVICE

                                                ext4

                             （2）mkfs -t FS_TYPE /dev/DEVICE

                      mke2fs：ext系列文件系統專用管理工具

                            -t{ext2|ext3|ext4}

                            -b：{1024|2048|4096}

                            -L：‘LABEL’

                            -j：相當于 -t ext3

                            -i #：為數據空間中每多少個字節創建一個inode;此大小不應該小于block的大小

                            -N #：為數據空間創建個多少個inode

                            -m #：為管理員預留的空間占據的百分比

                            -O FEATURE[，…..]：啟用指定特性

                                    -O ^FEATURE：關閉制定特性

                       mkswap：創建交換分區

                            mkswap [OPTION] device

                                    -L ‘LABEL’

                            前提：調整其分區的ID為82

                        blkid：塊設備屬性信息查看

                        blkid [OPTION]…[DEVIE]

                                -U UUID：根據指定的UUID來查找對應的設備

                                -L LABEL：根據指定的LABEL來查找對應的設備

                        e2label：管理ext系列文件系統的LABEL

                                e2label DEVICE [LABEL]

                        tune2fs：重新設定ext系列文件系統可調整參數的值

                                -l：查看指定文件系統超級塊信息：super block

                                -L ‘LABEL’：修改卷標

                                -m #：修改預留給管理員的空間百分比

                                -j：將ext2升級為ext3

                                -O：文件系統屬性啟用或禁用

                                -o：調整文件系統的默認掛載選項

                                -U UUID：修改UUID號

                        dumpe2fs

                                -h：查看超級塊信息

           2、文件系統檢測：

                        fsck：file system check

                        fsck.FS_TYPE

                        fsck -t FS_TYPE

                             -a：自動修復

                             -r：交互式修復錯誤

                        NOTE:FS_TYPE一定要與分區上文件類型相同

                        e2fsck：ext系列文件專用的檢測修復工具

                                -y：自動回答為yes

                                -f：強制修復

            3、文件系統的掛載

                    將額外文件系統與根文件系統某現存的目錄建立起關聯關系，進而使得此目錄做為其它訪問入口的行為稱之為掛載

                解除此關聯關系的過程稱之為卸載

                把設備關聯掛載點：Mount Point

                    

                 掛載命令mount：

                    mount DEVICE MOUNT_POINT

                    mount：通過查看/etc/mtab文件顯示當前系統已掛載設備，查看內核追蹤到的已掛載的所有設備：cat /proc/mounts

                    mount [-fnrsvw] [-t vfstype] [-o options] device dir

                    device：指明要掛載的設備

                        （1）設備文件：例如/dev/sda5

                        （2）卷標：-L ‘LABEL’：例如-L ‘MYDATA’

                        （3）UUID，-U ‘UUID’：例如-U ‘2029dba3-0402-4eb6-ae7c-dcc0c9e42c05’

                        （4）偽文件系統名稱：proc，sysfs，dectmpfs，configfs只需要名字，不需要設備

                     dir：掛載點

                        事先存在：建議使用空目錄

                        進程正在使用中的設備無法被卸載

                     常用選項：

                        -t vsftype：指定要掛載的設備上的文件系統類型可省略

                        -r ：readonly，只讀掛載；

                        -w：read and write，讀寫掛載

                        -n：不更新/etc/mtab

                        -a：自動掛載所有支持自動掛載的設備（定義在了/etc/fstab文件中，且掛載選項中有“自動掛載功能”）

                        -L ‘LABEL’：以卷標指定掛載設備

                        -U ‘UUID’：以UUID指定掛載設備

                        -B，–bind：綁定目錄到另一個目錄上

                        -o options:（掛載文件系統的選項）

                            async：異步模式

                            sync：同步模式（數據可靠性高，性能差）

                            atime/noatime：包含目錄和文件

                            diratime/nodiratime：目錄的訪問時間戳

                            auto/noauto：是否支持自動掛載

                            exec/noexec：是否支持將文件系統上應用程序運行為進程

                            dev/nodev：是否支持在此文件系統上使用設備文件

                            suid/nosuid：

                            remount：重新掛載

                            ro：

                            rw：

                            user/nouser：是否允許普通用戶掛載此設備

                            acl：啟用此文件系統上的acl功能（centos6默認關閉，centos7默認啟用）

                                注意：上述選項可多個同時使用，彼此使用逗號分隔

                                默認掛載選項：defaults

                                    rw，suid，dev，exec，auto，nouser，and async

                 掛載交換分區

                    啟用：swapon

                        swapon [OPTION]….[DEVICE]

                                -a：激活所有的交換分區

                                -p：PRIORITY：指定優先級

                     禁用：swapoff  [OPTION]….[DEVICE]

            4、文件系統的卸載

                 卸載命令：umount DEVICE

                           umount MOUNT_POINT

                 查看正在訪問指定文件系統的進程

                        fuser -v MOUNT_POINT

                 終止所有正在訪問指定的文件系統的進程

                        fuser -km MOUNT_POINT

            5、文件系統相關的查看命令

                內存空間使用狀態

                    free [OPTIONG]

                        -m：以MB為單位

                        -g：以GB為單位

                文件系統空間占用等信息的查看工具

                        df：

                            -h：human-readable

                            -i：inodes instead of blocks

                            -P：以POSIX兼容的格式輸出

                查看某目錄總體空間占用狀態

                        du：

                        du[OPTION]…DIR

                            -h：human-readable

                            -s：summary

            6、文件掛載的配置文件

               文件掛載的配置文件/etc/fstab

                        

                    每行定義一個要掛載的文件系統：

                    要掛載的設備或偽文件系統    掛載點    文件系統類型    掛載選項    轉儲頻率    自檢次序

                       要掛載的設備或偽文件系統：

                            設備文件、LABEL(LABEL=" ") 、UUID(UUID=" ")、偽文件系統名稱（proc、sys）

                       掛載選項：

                            defaults

                        轉儲頻率：

                            0：不做備份

                            1：每天轉儲

                            2：每隔一天轉儲

                        自檢次序：

                            0：不自檢

                            1：首先自檢；一般只有rootfs才用1