磁盤管理之文件系統及管理工具

磁盤管理之文件系統及管理工具

   我們在之前的文章中講到了硬盤的MBR與GPT分區，我們這篇文章來講一下怎么使用工具對硬盤進行分區，硬盤的分區有什么區別，以及分區的管理。

管理分區
   首先我們來看一下分區。那么什么是分區呢？簡單的比喻一下，硬盤就像一個大房子，那么在向房間里放東西（比如家具）之前，它需要有一定的結構，劃分出不同大小，不同功能的房間（也就像我們的硬盤要劃分出不同的硬盤分區來存放數據）。
     
   centos6 劃分分區的單位是：柱面開始結束；centos7 以扇區開始結束。
       
   ID 表示類型（分區場景類型），正常83 ,  擴展（Extended 擴展）5 ，交換分區82。

查看塊設備命令：blkid
        

[root@localhost ~]# blkid
/dev/mapper/vg0-var: UUID="7f5db057-b8d7-43cd-b3dc-045b24c6bd23" TYPE="ext4" 
/dev/sda1: UUID="c95af470-1451-408d-9902-ca403c2db569" TYPE="ext4" 
/dev/sda2: UUID="lAXPRM-LRkZ-3Btn-DgMf-XCED-44RA-38xRfz" TYPE="LVM2_member" 
/dev/mapper/vg0-root: UUID="31c728a6-3443-4a20-90b4-05c04be458e1" TYPE="ext4" 
/dev/mapper/vg0-swap: UUID="43ad7eb7-5f24-4180-89e1-8bf557f6da30" TYPE="swap" 
/dev/mapper/vg0-usr: UUID="7ce272b9-6e36-4180-93c8-2fb4ca038e47" TYPE="ext4" 
/dev/sda3: UUID="62d5b227-642e-4b4f-b133-0de62c291be8" TYPE="xfs" 
/dev/sda6: UUID="7be8caf3-12e5-4363-b4f6-3f5c850d52b6" TYPE="swap" 
/dev/sda5: UUID="e9a007df-6175-4187-907e-733407175e99" TYPE="ext4" LABEL="/mnt/sda5"

查看分區：fdisk
     fdisk -l
          查看單個分區
          ]# fdisk -l /dev/sda
    選項：
       n：創建新分區
       d：刪除已有分區
       t：修改分區類型
       l：查看所有已知ID
       w：保存并退出
       q：不保存并退出
       p：顯示現有分區信息
這里需要注意的是：在已經分區并且已經掛載其中某個分區的磁盤設備上創建的分區，內核可能在創建完成后無法直接識別。

查看內核已識別的所有分區：

[root@centos7 bin]# cat /proc/partitions 
major minor  #blocks  name
   8        0  209715200 sda
   8        1     204800 sda1
   8        2  104857600 sda2
   8        3    4194304 sda3
   8        4          1 sda4
   8        5   20971520 sda5
  11        0    7587840 sr0

這里如果沒有識別你可以使用下面的命令來試試重讀分區表：
centos5：partprobe[device]
centos6,7：partx,kpartx
    partx -a [device]
    kpartx -af [device]

[root@centos7 bin]# partx -a /dev/sda
partx: /dev/sda: error adding partitions 1-5
[root@centos7 bin]# partx -a /dev/sda
partx: /dev/sda: error adding partitions 1-6

 
文件系統
    有了分區之后我們是不是就可以直接使用硬盤寫入和讀取信息了呢？當然不是，分區需要文件系統來支持。那么什么是文件系統？文件系統是操作系統用于明確存儲設備或分區上的文件的方 法和數據結構；即在存儲設備上組織文件的方法。操作系統 中負責管理和存儲文件信息的軟件結構稱為文件管理系統， 簡稱文件系統。
    從系統角度來看，文件系統是對文件存儲設備的空間進行組 織和分配，負責文件存儲并對存入的文件進行保護和檢索的 系統。具體地說，它負責為用戶建立文件，存入、讀出、修 改、轉儲文件，控制文件的存取，安全控制，日志，壓縮， 加密等。
    了解到什么是文件系統之后我們需要知道都有什么類型的文件系統，以及我們可以在Linux中使用什么類型的文件系統？一起來看下文件系統類型：
     Linux文件系統: ext2, ext3, ext4, xfs（SGI）, btrfs（ Oracle）, reiserfs, jfs（AIX）, swap
     swap: 交換分區
     光盤：iso9660
     Windows：fat32, ntfs
     Unix: FFS（fast）, UFS（unix）, JFS2
     網絡文件系統：NFS, CIFS
     集群文件系統：GFS2, OCFS2（oracle）
     分布式文件系統：ceph, moosefs, mogilefs, glusterfs, Lustre
這么多的文件系統類型我們怎么去加以分類呢？
    文件系統分類：
     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
 
 文件系統管理工具：
       mkfs
 檢測修復工具
       fsck
 檢查屬性工具
       dumpe2fs
 查看內核以裝載模塊
       lsmod
(裝載到內核是看不見模塊的，但能正常使用)
 調整文件系統特性
       tune2fs

ext系列文件系統的管理工具：mkfs  （創建）
   mkfs.ext2     mkfs.ext3     mkfs.ext4   向后兼容
   mkfs.ext2沒有日志功能
這里要注意：格式化會破壞原有數據  

我們看下下面的例子：（創建ext2格式的文件系統）

[root@localhost ~]# mkfs.ext2 /dev/sda3
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem label=                   （卷標）
OS type: Linux                   （操作系統類型）
Block size=4096 (log=2)              （塊大?。?
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks   
655776 inodes, 2622361 blocks             （創建了655776個inode，一共有2622361個自盤快）
131118 blocks (5.00%) reserved for the super user  （預留5%給超級管理員）
First data block=0
Maximum filesystem blocks=2688548864            （最大快編號）
81 block groups                       （UI共多少個塊組）
32768 blocks per group, 32768 fragments per group    （每個組內有多少個塊）
8096 inodes per group                     （每一個group內有多少個inode）
Superblock backups stored on blocks:                  （超級快被備份到··）
32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632
Writing inode tables: done                            
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
This filesystem will be automatically checked every 26 mounts or
180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.

查看對應系統type：

[root@localhost ~]# blkid /dev/sda3
/dev/sda3: UUID="c69362e0-b42e-4b2f-8d45-a8dbd52594b0" TYPE="ext2"

在Centos 6 上默認是不支持xfs文件系統的，需要實現的話要安裝xfsprogs；

[root@localhost yum.repos.d]# yum install xfsprogs

安裝好軟件后我們嘗試一下：

[root@localhost yum.repos.d]# mkfs.xfs /dev/sda3
mkfs.xfs: /dev/sda3 appears to contain an existing filesystem (ext4).
mkfs.xfs: Use the -f option to force overwrite.
[root@localhost yum.repos.d]# mkfs.xfs -f /dev/sda3
meta-data=/dev/sda3              isize=256    agcount=4, agsize=655591 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=0
data     =                       bsize=4096   blocks=2622361, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0
log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

[root@localhost yum.repos.d]# blkid /dev/sda3
/dev/sda3: UUID="7c524070-0b4e-4535-a1de-14af31663d16" TYPE="xfs"

    mkfs工具的選項：
       mkfs -t  指定系統類型
       mkfs -t ext2 = mkfs.ext2

ext系列文件系統的專用管理工具：mke2fs
       mke2fs [options] device
       -t {ext2|ext3|ext4}
       mkfs -t ext2 = mkfs.ext2 = mke2fs -t ext2

       -b {1024|2048|4096}  用于指明系統文件系統的塊大小
示例：

[root@localhost yum.repos.d]# mke2fs -b 2048 /dev/sda3
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=2048 (log=1)

       -L LABEL :用于指明卷標；
示例：

[root@localhost ~]# mke2fs -t ext4 -L DATA -b 2048 /dev/sda3
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem label=DATA
OS type: Linux
Block size=2048 (log=1)
Fragment size=2048 (log=1)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
657408 inodes, 5244722 blocks
262236 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=543162368
321 block groups
16384 blocks per group, 16384 fragments per group
2048 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
16384, 49152, 81920, 114688, 147456, 409600, 442368, 802816, 1327104, 
2048000, 3981312
Writing inode tables: done                            
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
This filesystem will be automatically checked every 34 mounts or
180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.
/dev/sda3: LABEL="DATA" UUID="80588779-aedc-4f3d-bf94-ed96dba524b6" TYPE="ext4"

       -j ： 創建有日志功能的文件系統ext3
mke2fs -j = mke2fs -t ext3 = mkfs -t ext3 = mkfs.ext3

       -i #: 指定每多少字節準備一個inode

       -N #：直接指明要給此文件系統創建的inode的數量

       -m ：指定為管理人員預留空間所占百分比（默認是5%）
       
        -O FEATURE[,…]：啟用指定特性
        -O ^FEATURE：關閉指定特性

e2label命令：查看與設定卷標

[root@localhost ~]# e2label /dev/sda3 DATA
[root@localhost ~]# e2label /dev/sda3
DATA

查看或修改ext系列文件系統的默寫屬性：tune2fs
       -l ：列出超級塊中的內容

[root@localhost ~]# tune2fs -l /dev/sda3
tune2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem volume name:   <none>              （卷標）
Last mounted on:          <not available>     （最近一次掛載）
Filesystem UUID:          8613385e-c75c-429e-a202-a56d0f7d77f2  （UUID）
Filesystem magic number:  0xEF53                  （文件系統類型專用標示）
Filesystem revision #:    1 (dynamic) 
Filesystem features:      ext_attr resize_inode dir_index filetype sparse_super large_file  （已經啟用特性）
Filesystem flags:         signed_directory_hash 
Default mount options:    (none)                （默認掛載特性）
Filesystem state:         clean                （狀態，clean正常）
Errors behavior:          Continue      
Filesystem OS type:       Linux
Inode count:              655776
Block count:              2622361
Reserved block count:     131118                （預留塊數量）
Free blocks:              2575429            （空閑塊數量）
Free inodes:              655765             （空閑inode數量）
First block:              0              
Block size:               4096
Fragment size:            4096
Reserved GDT blocks:      640                  （預留給GTD大?。?
Blocks per group:         32768                （每一組多少塊）
Fragments per group:      32768
Inodes per group:         8096                （每組多少個inode）
Inode blocks per group:   506                   （每一個組有多少個塊放置inode）
Filesystem created:       Mon Jul 25 12:14:00 2016
Last mount time:          n/a
Last write time:          Mon Jul 25 12:14:00 2016
Mount count:              0
Maximum mount count:      37
Last checked:             Mon Jul 25 12:14:00 2016
Check interval:           15552000 (6 months)
Next check after:         Sat Jan 21 12:14:00 2017
Reserved blocks uid:      0 (user root)
Reserved blocks gid:      0 (group root)
First inode:              11
Inode size:          256
Required extra isize:     28
Desired extra isize:      28
Default directory hash:   half_md4
Directory Hash Seed:      46401477-d447-4687-b242-426481012bba
        -j：ext2 --> ext3
[root@localhost ~]# tune2fs -j /dev/sda3
tune2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Creating journal inode: done
This filesystem will be automatically checked every 37 mounts or
180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.
/dev/sda3: UUID="8613385e-c75c-429e-a202-a56d0f7d77f2" SEC_TYPE="ext2" TYPE="ext3" 
[root@localhost yum.repos.d]#

           -L：LABEL ：修改卷標
       
           -m #：調整預留空間百分比

[root@localhost ~]# tune2fs -m 2 /dev/sda3
tune2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Setting reserved blocks percentage to 2% (52447 blocks)

           -O：調整屬性；開啟或關閉[^]某種特性

           -o[^]mount_options:開啟或關閉某種默認掛載選項；例如acl
           
顯示ext系列文件系統的屬性信息：dumpe2fs命令
           dumpe2fs [選項] device

Group 0: (Blocks 0-32767)     
Primary superblock at 0, Group descriptors at 1-1       （主superblock在0）
Reserved GDT blocks at 2-641                     （保留的GDT塊在2-641）
Block bitmap at 642 (+642), Inode bitmap at 643 (+643)
Inode table at 644-1149 (+644)                    （inode塊位于...）
31612 free blocks, 8085 free inodes, 2 directories       （空間塊，空閑inode）
Free blocks: 1156-32767                          (空閑塊)
Free inodes: 12-8096                           （可用iNode）

fsck：文件系統檢測工具
因進程意外導致崩潰等導致指定操作非正常終止時，可能導致文件損壞；此時應該檢測并修復文件系統；但是建議離線進行（即非掛載下進行）
       fsck：check and repair a Linux file system
          檢查和修復Linux文件系統
           -t（TYPE）：指明文件系統類型
           fsck -t ext4 = fsck.ext4
           -a：無須交互自動修復所有錯誤（不建議使用）；
           -r：交互式修復；

ext系列文件系統的專用工具：e2fsck
       e2fsck –>  e2fsck – check a Linux ext2/ext3/ext4 file system
       e2fsck [選項] device
           -y：對所有問題自動回答yes

           -f：強制；即使文件系統處于clean狀態，也強制進行檢測
示例：

[root@localhost ~]# e2fsck -f /dev/sda3
e2fsck 1.41.12 (17-May-2010)
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes          檢查inode，塊，大小
Pass 2: Checking directory structure                   檢查目錄結構
Pass 3: Checking directory connectivity               檢查目錄鏈接性
Pass 4: Checking reference counts                      檢查引用計數
Pass 5: Checking group summary information      檢查簇概要信息 
/dev/sda3: 11/655776 files (0.0% non-contiguous), 79733/2622361 blocks

swap文件系統：
    Linux上的交換分區必須使用獨立的文件系統；且文件系統的systemID必須為82.
      創建swap設備：mkswap
        mkswap [options] device
           -L:指明卷標
           -f：強制
  交換分區的啟用和禁用：
      創建交換分區：mkswap
       啟用swapon
          swapon [optine] [device]
          -a:所有swap設備
       禁用swapoff
          swapoff device
  交換分區建立、使用：
    1）查看硬盤、分區:

[root@localhost ~]# lsblk
NAME                MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sr0                  11:0    1  3.7G  0 rom  /media/CentOS_6.8_Final
sda                   8:0    0  100G  0 disk 
├─sda1                8:1    0  200M  0 part /boot
├─sda2                8:2    0   60G  0 part 
│ ├─vg0-root (dm-0) 253:0    0   20G  0 lvm  /
│ ├─vg0-swap (dm-1) 253:1    0    2G  0 lvm  [SWAP]
│ ├─vg0-usr (dm-2)  253:2    0   10G  0 lvm  /usr
│ └─vg0-var (dm-3)  253:3    0   20G  0 lvm  /var
├─sda3                8:3    0   10G  0 part 
├─sda4                8:4    0    1K  0 part 
├─sda5                8:5    0   20G  0 part 
├─sda6                8:6    0    2G  0 part 
└─sda7                8:7    0  7.8G  0 part

    2）設置/dev/sda6  

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sda
Command (m for help): t
Partition number (1-7): 6
Hex code (type L to list codes): 82
Command (m for help): p   
Disk /dev/sda: 107.4 GB, 107374182400 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 13054 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x000448b1
   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *           1          26      204800   83  Linux
Partition 1 does not end on cylinder boundary.
/dev/sda2              26        7859    62914560   8e  Linux LVM
/dev/sda3            7859        9164    10489446   83  Linux
/dev/sda4            9165       13054    31246425    5  Extended
/dev/sda5            9165       11776    20980858+  83  Linux
/dev/sda6           11777       12038     2104483+  82  Linux swap / Solaris
/dev/sda7           12039       13054     8160988+  83  Linux
Command (m for help): w
The partition table has been altered!

    3）創建交換分區  /dev/sda6分區

[root@localhost ~]# mkswap /dev/sda6
Setting up swapspace version 1, size = 2104476 KiB
no label, UUID=7be8caf3-12e5-4363-b4f6-3f5c850d52b6
[root@localhost ~]# blkid
/dev/mapper/vg0-var: UUID="7f5db057-b8d7-43cd-b3dc-045b24c6bd23" TYPE="ext4" 
/dev/sda1: UUID="c95af470-1451-408d-9902-ca403c2db569" TYPE="ext4" 
/dev/sda2: UUID="lAXPRM-LRkZ-3Btn-DgMf-XCED-44RA-38xRfz" TYPE="LVM2_member" 
/dev/mapper/vg0-root: UUID="31c728a6-3443-4a20-90b4-05c04be458e1" TYPE="ext4" 
/dev/mapper/vg0-swap: UUID="43ad7eb7-5f24-4180-89e1-8bf557f6da30" TYPE="swap" 
/dev/mapper/vg0-usr: UUID="7ce272b9-6e36-4180-93c8-2fb4ca038e47" TYPE="ext4" 
/dev/sda3: UUID="62d5b227-642e-4b4f-b133-0de62c291be8" TYPE="xfs" 
/dev/sda6: UUID="7be8caf3-12e5-4363-b4f6-3f5c850d52b6" TYPE="swap" 
/dev/sda5: UUID="e9a007df-6175-4187-907e-733407175e99" TYPE="ext4" LABEL="/mnt/sda5"

    4）查看swap；啟用所有swap分區；再次查看

[root@localhost ~]# free -h
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3.7G       787M       3.0G       3.4M        72M       317M
-/+ buffers/cache:       397M       3.3G
Swap:         2.0G         0B       2.0G
[root@localhost ~]# swapon /dev/sda6
[root@localhost ~]# free -h
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3.7G       789M       3.0G       3.4M        72M       317M
-/+ buffers/cache:       398M       3.3G
Swap:         4.0G         0B       4.0G

    完成

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

    掛載點：mount_point,用于作為另一個文件系統的訪問入口，
       1）事先存在；
       2）使用未被使用或不會被其他進程使用的目錄；
       3）掛載點下原有的文件將會被隱藏
               -r：readonly，只讀掛載；
               
               -w：read and write，讀寫掛載；
               
               -n：默認情況下，設備掛載或卸載的操作會同步更新至/etc/mtab文件中；-n用于禁止此特性；

               -t：vfstype，指明要掛載的設備上的文件系統的類型；多數情況下省略，mount會通過blkid判斷要掛載的設備的文件系統類型；

               -L：掛載時以卷標的方式指明設備；

               -U：掛載時以UUID的方式指明設備；

    掛載選項：-o
       sync/async：同步/異步操作；
       atime/notime：文件或目錄被讀取訪問時是否更新其訪問時間戳；
       diratime/nodiratime：目錄被訪問時是否更新其訪問時間戳；
       remount：重新掛載；
       acl：支持使用facl功能；
              （ mount -o acl device dir
                   tune2fs -o acl device）設置acl的兩種方式；
       ro：只讀
       rw：讀寫
       dev/nodev：此設備上是否允許創建設備文件；
       exec/noexec：是否允許運行此設備上的程序文件；
       auto/noauto：是否自動掛載；
       user/nouser：是否允許普通用戶掛載此文件系統；
       suid/nosuid：是否允許程序文件上的suid和sgid特殊權限生效；
       defaults：
               Use default options: rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async, and relatime.

    查看當前系統所有已掛載的設備：
       mount
       cat /etc/mtab
       cat /proc/mounts

    掛載光盤設備：
       mount -r /dev/cdrom mount_point

umount卸載
     umount device|dir
    這里要注意：正在被進程訪問的掛載點無法被卸載；
    假設需要卸載/mnt，如果進程被占用無法卸載，先使用lsof查看掛載點/mnt被什么進程占用。
        lsof /mnt  或 fuwer -v /mnt

    使用fuser命令來終止所有正在訪問某掛載點的進程。
        fuser -km /mnt

        我們設置的掛載關機之后下次開機就無法自動掛載上來，那么我們需要怎么設置文件系統開機自動掛載？
        設定除根文件系統以外的其他文件系統能開機自動掛載：/etc/fstab
        每行定義一個要掛載的文件系統及相關屬性：
           6個字段：
               1）要掛載的設備：
                   設備文件；LABAL；UUID；偽文件系統：如sysfs,proc等。
               2）掛載點：
                   swap類型的設備的掛載點為swap
               3）文件系統類型：
               4）掛載選項：
                   defaults:默認掛載選項；如同時使用多個選項使用“，”分割，如：defaults,acl
               5）轉儲頻率：
                   0：從不轉儲    1：每天轉儲  2：每隔一天
               6）自檢次序：
                   0：不自檢      1：首先自檢，通常是根文件   2：次級自檢  …

    mount -a：可自動掛載定義在此文件中的所有支持自動掛載的設備；

df和du命令
       df命令：
           df [OPTION]… [FILE]…
           df -l：只顯示本地文件系統相關信息；
           df -h：以人能看懂的格式顯示
           df -i：顯示inode的使用狀況

       du命令：
           顯示文件大小
           du [OPTION]… [FILE]…