Linux磁盤和文件系統管理

1. 設備類型：

1. 塊設備（block）：存取單位為塊，典型設備磁盤

2. 字符設備（char）:存取單位為字符，典型設備為鍵盤

2. 設備文件：

1. 關聯至一個設備驅動程序，進而能夠跟與之對應硬件設備進行通信。

2. 如果存在兩個相同型號設備，使用兩個設備文件，但可能還會關聯到同一個驅動程序

3. 設備文件只有元數據即屬性，沒有數據內容，屬于特殊文件類型

4. 設備號碼：

   主設備號：major number, 標識設備類型

   次設備號：minor number, 標識同一類型下的不同設備

3. 硬盤

        1. 組成部分

           track：磁道

           cylinder: 柱面

           secotr: 扇區（512bytes）

           如何分區：按柱面

        2. MBR: Master Boot Record，即硬盤的主引導記錄（無法識別2T以后的分區）0磁道0扇區：512bytes。

           446bytes: boot loader引導加載器，是一個程序

           64bytes：分區表

           16bytes: 標識一個分區

           2bytes: 55AA（分區有效標識）

           4個主分區；

           3主分區+1擴展（分區表的展指向）(N個邏輯分區，在Linux從5開始編號)

        3. 硬盤接口類型：

            并行：

                IDE：“Integrated Drive Electronics”電子集成驅動器，把“硬盤控制器”與“盤體”集成在一起的硬盤驅動器，133MB/s

                SCIS：“Small Computer System Interface”（小型計算機系統接口），640MB/s

            串口：

                SATA:（Serial ATA）叫串口硬盤，6Gbps

                SAS:(Serial Attached SCSI)即串行連接SCSI，6Gbps

        4. 磁盤設備的命名標準：

            IDE: /dev/hd（centos5使用）

            SCSI, SATA, SAS, USB: /dev/sd

                             不同設備：a-z

                             /dev/sda, /dev/sdb, …

                             同一設備上的不同分區：1,2, …

                             /dev/sda1, /dev/sda5

1. fdisk命令介紹

1. 概念：用于觀察硬盤實體使用情況，也可對硬盤分區。它采用傳統的問答式界面，而非類似DOS fdisk的cfdisk互動式操作界面，因此在使用上較為不便，但功能卻絲毫不打折扣，對于一塊硬盤來講，最多只能管理15分區。

2. 命令語法及主要選項

1. fdisk [-OPTION] [device…]

           -l：列出指定的外圍設備的分區表狀況；

           -u：搭配"-l"參數列表，會用分區數目取代柱面數目，來表示每個分區的起始地址；

fdisk的子命令的管理功能，如下圖所示

                        其中常用命令是：

                        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

                        m: 獲取幫助

                        l: 列表所分區id

                        t: 調整分區id                

1. fdisk的分區功能詳解

1. 創建主分區（最后使用w保存退出）如下圖所示：

   

2. 創建邏輯分區（最后使用w保存退出），如下圖所示：

   

3. 使得分區生效

1. 使用命令：partx -a /dev/DEVICE或者kpartx -a /dev/DEVICE（note：CentOS 5: 使用partprobe），如下圖所示： 



1. 查看是否生效：

   使用命令cat /proc/partitions，如下圖所示：

]

1. Linux文件系統類型

1. Minix：Minix是Linux支持的第1個文件系統，該文件系統對用戶的限制很多，性能很低。其最大缺點是最大只支持64MB的硬盤分區，現在該文件系統類型已無人使用了。

2. ext2：是Linux使用的,性能很好的文件系統,用于固定文件系統和可活動文件系統。它是作為ext文件系統的擴展而設計的。ext2在Linux所支持的文件系統中,提供最好的性能(在速度和CPU使用方面),簡短的說,ext2是Linux的主要文件系統。

3. ext3：是對ext2增加日志功能后的擴展。是RHEL5中默認使用的文件系統類型。它向前、向后兼容ext2，意為ext2不用丟失數據和格式化就可以轉換為ext3,ext3也可以轉換為ext2 而不用丟失數據(只要重新安裝該分區就行了),強烈推薦使用這種文件系統。 

4. ext4（centos6）：為第4代擴展文件系統，是RHEL6中默認使用的文件系統類型，屬于典型的日志型文件系統。其特點是保持有磁盤存取記錄的日志數據，便于恢復，性能和穩定性更加出色。 

5. btrfs（centos7）：由Oracle于2007年宣布并進行中的COW(copy-on-write式)文件系統。目標是取代Linux目前的ext3文件系統，改善ext3的限制，特別是單一文件大小的限制，總文件系統大小限制以及加入文件校驗和特性。加入目前ext3/4未支持的一些功能，例如可寫的磁盤快照(snapshots)，以及支持遞歸的快照(snapshots of snapshots)，內建磁盤陣列（RAID）支持，支持子卷(Subvolumes)的概念，允許在線調整文件系統大小。

6. reiserfs：仍然在完善的帶日志文件系統，特別適合小文件的文件系統 

7. jfs：仍然在完善的帶日志文件系統，特別適合小文件的文件系統 

8. swap：swap文件系統用于Linux的交換分區。在Linux中，使用整個交換分區來提供虛擬內存，其分區大小一般應是系統物理內存的2倍，在安裝Linux操作系統時，就應創建交換分區， 它是Linux正常運行所必需的，其類型必須是swap,交換分區由操作系統自行管理。 

9. 光盤：iso9660：這是一種針對ISO9660標準的CD-ROM文件系統，允許用戶在PC、Mac和其他主要計算機平臺上讀取CD-ROM文件。幾乎所有帶有CD-ROM的計算機都可以從ISO9660文件系統讀取文件。

2. 其他系統文件系統類型

1. Windows：fat32, ntfs

2. Unix: FFS, UFS, JFS2

3. 網絡文件系統：NFS, CIFS

4. 集群文件系統：GFS2, OCFS2

5. 分布式文件系統：ceph,                                       

6. moosefs, mogilefs, GlusterFS, Lustre

3. 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

note:根據其是否支持"journal"功能：                             

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

        非日志型文件系統: ext2, vfat

1. 使用mkfs命令創建文件系統（創建文件系統的過程既是格式化分區）

1. mkfs.FS_TYPE /dev/DEVICE （文件系統類型有 ext4,xfs,btrfs,vfat），如下圖所示：

   

2. mkfs -t FS_TYPE /dev/DEVICE，如下圖所示：

   

2. 使用mke2fs創建文件系統（ext系列文件系統專用管理工具）

1. 相關選項

• -t {ext2|ext3|ext4}：選擇文件系統類型

• -b {1024|2048|4096}：指明塊大小

• -L 'LABEL'：指定卷標

• -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?。?/span>

• -N #：為數據空間創建個多少個inode

• -m #: 為管理人員預留的空間占據的百分比

• -O FEATURE[,…]：啟用指定特性

•  -O ^FEATURE：關閉指定特性

2. 使用事例

   

3. 創建交換分區

1. 調整目標分區的id

   

2. 使用命令mkswap創建交換分區

   mkswap [options] device
   

          -L 'LABEL'

   

4. 其他工具

1. blkid:塊設備屬性信息查看

   blkid [OPTION]… [DEVICE]

         -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

   

2. e2label：管理ext系列文件系統的LABEL

   e2label DEVICE [LABEL] (可以查看和設定label)

   

3. tune2fs：重新設定ext系列文件系統可調整參數的值 

   tune2fs [OPTION]… [DEVICE]

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

            -L 'LABEL'：修改卷標

            -m #：修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；

   

4. dumpe2fs:查看ext系列文件系統的全局信息

   dumpe2fs device

   -h：查看超級塊信息

5. fsck：文件系統檢查命令(Note: FS_TYPE一定要與分區上已經文件類型相同)

   fsck.FS_TYPE /dev/DEVICE

   fsck -t FS_TYPE /dev/DEVICE

       -a: 自動修復錯誤（存在風險）

       -r: 交互式修復錯誤

   

6. e2fsck：ext系列文件專用的檢測修復工具