Linux磁盤與文件系統管理

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Linux磁盤管理

硬盤的物理組成

柱面

硬盤與讀存數據相關的部件：圓形硬盤片（一或多個）、磁頭、機械臂。 硬盤片上有磁道，多個硬盤片上的同一磁道形成柱面，這個柱面就是分區時形成的最小單位，windows的C盤（系統盤）分區就是在最外層的一堆柱面上。

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扇區

硬盤上的最小存儲單位叫扇區，每個扇區儲存512字節。在讀取數據的時候，硬盤會轉動，利用機械手臂將磁頭移動到正確的數據位置，然后將數據順序讀出。

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硬盤的類型/dev/sda VS /dev/hda

HDA是使用了ide接口的硬盤的名稱.SDA是sata接口的硬盤的名稱

硬盤接口

我們通過硬盤接口來區分不同的硬盤，不同廠商生產的硬盤都要通過sata接口接入到主板的sata控制器上。使用SATA（Serial ATA）口的硬盤又叫串口硬盤，是未來和現在PC機硬盤的主流趨勢。 硬盤接口有： 并口：（數據傳輸有n根線并行傳輸） IDE（電子集成驅動器）:133M/S SCSI（小型計算機系統接口）:640M/S 串口：（數據傳輸有一根線按順序傳輸） SATA（串口硬盤接口）:6Gbps SAS（串行連接SCSI）：6Gbps USB：480MB/s

分區和目錄關系

  • 任何一個分區都必須掛載到某個目錄上。

  • 目錄是邏輯上的區分。分區是物理上的區分。

  • 磁盤Linux分區都必須掛載到目錄樹中的某個具體的目錄上才能進行讀寫操作。

  • 根目錄是所有Linux的文件和目錄所在的地方，需要掛載上一個磁盤分區。 Linux磁盤與文件系統管理

分區

為什么要分區

  • 可以把不同資料，分別放入不同分區中管理，降低風險。

  • 大硬盤搜索范圍大，效率低

  • 磁盤配合只能對分區做設定

  • /home /var /usr/local經常是單獨分區，因為經常會操作，容易產生碎片

分區的要點：

記錄每一個分區的起始和結束柱面。分區的起始和結束柱面的數據放在主導區（Master Boot Recorder，MBR）。MBR不屬于任何分區，計算機啟動后最先讀取主導區，這個區域記錄硬盤的分區信息。MBR的限制是不能存儲所有的分區和引導程序的信息，最多提供4個分區的記憶。

MBR處在0sector，分為三個部分：
    446bytes：boot loader程序，引導啟動操作系統程序
    64bytes：FAT文件系統分區表，每16個字節表示一個分區
    2bytes：MBR區域的有效性標識，55AA表示為有效

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分區管理fdisk命令

分區類別：

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查看：fdisk -l [DEVICE] 創建分區：fdisk [DEVICE] 查看內核是否識別新的分區：cat /proc/partitions 對于已經有分區處于使用的磁盤來說，新建分區要讓內核重讀分區：

centos5之上：
    #partprobe [DEVICE]
centos 6和7：
    #part -a [DEVICE]
    #kpartx -af [DEVICE]

n：新建分區

p：顯示分區表

d：刪除分區

b：設置卷標

w：寫入分區表

t：改變分區文件系統類型

l：顯示fdisk所支持的文件系統代碼

q：退出

文件系統管理

文件系統分類

常用的Linux文件系統：ext2，ext3，ext4，xfs，btrfs，reiserfs，jfs，swap

交換文件系統：swap

網絡文件系統：nfs，smbfs

光盤文件系統：isso9660

文件系統的物理結構

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super block：超級塊的作用是存儲文件系統大小、有多少是空的和已經填滿的占多少，以及它們各自的總數和其他信息。要使用一個分區來進行數據訪問，那么第一個要訪問的就是超級塊。所以超級塊壞了，磁盤就沒救了。

文件系統大小
空閑塊數目
空閑塊索引表
空閑i節點數
空閑i節點索引表
……

文件存儲結構

Linux正統的文件系統(如ext2、ext3)一個文件由目錄項、inode和數據塊組成。

  • 目錄項:包括文件名和inode節點號。

  • Inode：又稱文件索引節點，是文件基本信息的存放地和數據塊指針存放地。

  • 數據塊：文件的具體內容存放地。 

  • Linux磁盤與文件系統管理

文件系統管理

文件系統管理工具

  1. 創建文件系統的工具

    mkfs
mkfs.ext2, mkfs.ext3, mkfs.ext4, mkfs.xfs, mkfs.vfat, ...

  2. 檢測及修復文件系統的工具

    fsck
fsck.ext2, fsck.ext3, ...

  3. 查看其屬性的工具

    dumpe2fs, tune2fs

  4. 調整文件系統特性：

    tune2fs

ext系列文件系統的管理工具：

  1. 創建文件系統的工具

    mkfs
mkfs.ext2, mkfs.ext3, mkfs.ext4
mkfs -t ext4=mkfs.ext4

  2. ext系列文件系統專用管理工具

    mke2fs [OPTIONS]  device
-t {ext2|ext3|ext4}：指明要創建的文件系統類型
    mkfs.ext4 = mkfs -t ext4 = mke2fs -t ext4
-b {1024|2048|4096}：指明文件系統的塊大?。?
-L LABEL：指明卷標；
-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 #：bytes-per-inode，指明inode與字節的比率；即每多少字節創建一個Indode; 
-N #：直接指明要給此文件系統創建的inode的數量；
-m #：指定預留的空間，百分比；

-O [^]FEATURE：以指定的特性創建目標文件系統；
    e2label命令：卷標的查看與設定
        查看：e2label device
        設定：e2label device LABEL
    tune2fs命令：查看或修改ext系列文件系統的某些屬性 
        adjust tunable filesystem parameters on ext2/ext3/ext4 filesystems；
        注意：塊大小創建后不可修改；

    tune2fs [OPTIONS] device
    -l：查看超級塊的內容；

    修改指定文件系統的屬性：
    -j：ext2 --> ext3；
    -L LABEL：修改卷標；
    -m #：調整預留空間百分比；
    -O [^]FEATHER：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
        acl
        ^acl
dumpe2fs命令：顯示ext系列文件系統的屬性信息
            dumpe2fs  [-h] device
e2fsck : check a Linux ext2/ext3/ext4 file system
    e2fsck [OPTIONS]  device
        -y：對所有問題自動回答為yes; 
        -f：即使文件系統處于clean狀態，也要強制進行檢測；
fsck：check and repair a Linux file system
    -t fstype：指明文件系統類型；
            fsck -t ext4 = fsck.ext4
    -a：無須交互而自動修復所有錯誤；
    -r：交互式修復；
blkid命令：
    blkid device
    blkid  -L LABEL：根據LABEL定位設備
    blkid  -U  UUID：根據UUID定位設備

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System ID必須為82；

創建swap設備：mkswap命令
    mkswap [OPTIONS]  device
        -L LABEL：指明卷標
        -f：強制


啟用：swapon
        swapon  [OPTION]  [DEVICE]
            -a：定義在/etc/fstab文件中的所有swap設備；

禁用：swapoff
        swapoff DEVICE

文件系統的使用：

文件系統的使用首先要掛載：mount命令和umount命令。根文件系統這外的其它文件系統要想能夠被訪問，都必須通過“關聯”至根文件系統上的某個目錄來實現，此關聯操作即為“掛載”；此目錄即為“掛載點”

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) 應該使用未被或不會被其它進程使用到的目錄；
    (3) 掛載點下原有的文件將會被隱藏；

mount命令：

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

命令選項：
-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；多數情況下可省略，此時mount會通過blkid來判斷要掛載的設備的文件系統類型；

-L LABEL：掛載時以卷標的方式指明設備；
        mount -L LABEL dir

-U UUID：掛載時以UUID的方式指明設備；
        mount -U UUID dir

-o options：掛載選項
    sync/async：同步/異步操作；
    atime/noatime：文件或目錄在被訪問時是否更新其訪問時間戳；
    diratime/nodiratime：目錄在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 

    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：
    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

umount命令：

umount  device|dir

注意：正在被進程訪問到的掛載點無法被卸載；
查看被哪個或哪些進程所戰用：
# lsof  MOUNT_POINT
# fuser -v  MOUNT_POINT

終止所有正在訪問某掛載點的進程：
# fuser  -km  MOUNT_POINT

設定除根文件系統以外的其它文件系統能夠開機時自動掛載：/etc/fstab文件,該文件的語法格式如下：

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；
        LABEL
        UUID
        偽文件系統：如sysfs, proc, tmpfs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：使用默認掛載選項；
    如果要同時指明多個掛載選項，彼此間以事情分隔；
        defaults,acl,noatime,noexec
    (5) 轉儲頻率
        0：從不備份；
        1：每天備份；
        2：每隔一天備份；
    (6) 自檢次序
        0：不自檢；
        1：首先自檢，通常只能是根文件系統可用1；
        2：次級自檢
        ...

    mount  -a：可自動掛載定義在此文件中的所支持自動掛載的設備；
文件系統掛載使用：掛載光盤設備：
    光盤設備文件：
        IDE: /dev/hdc
        SATA: /dev/sr0

        符號鏈接文件：
            /dev/cdrom
            /dev/cdrw
            /dev/dvd
            /dev/dvdrw

    mount -r /dev/cdrom /media/cdrom
    umount /dev/cdrom

dd命令：convert and copy a file
    用法：
        dd if=/PATH/FROM/SRC of=/PATH/TO/DEST 
            bs=#：block size, 復制單元大小；
            count=#：復制多少個bs；

        磁盤拷貝：
            dd if=/dev/sda of=/dev/sdb

        備份MBR
            dd if=/dev/sda of=/tmp/mbr.bak bs=512 count=1

        破壞MBR中的bootloader：
            dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=256 count=1

    兩個特殊設備：
        /dev/null: 數據黑洞；
        /dev/zero：吐零機；

掛載點和/etc/fstab

作用：

配置文件系統體系

被mount、fsck和其他程序使用

系統重啟時保留文件系統體系

可以在設備欄使用文件系統卷邊

使用mount -a 命令掛載/etc/fstab中所有的文件系統

實例演示：

增加兩個邏輯分區，一個交換分區，并配置到/etc/fstab下

1.查看分區情況：fdisk -l Linux磁盤與文件系統管理2.建立兩個邏輯分區，過程省略

3.建立交換分區

查看swap大?。╢ree -k|-m|-G） Linux磁盤與文件系統管理

創建一個swap分區 Linux磁盤與文件系統管理

這是創建了1個一個擴展分區，三個邏輯分區，現在將sda7轉化為swap分區 Linux磁盤與文件系統管理

創建完了之后，我們用mkswap命令格式化我們的新分區。

Linux磁盤與文件系統管理

然后我們都做好分區用blkid后看一下 Linux磁盤與文件系統管理接著配置掛載 Linux磁盤與文件系統管理開機重啟，mount -a之后，df -h，可以看到掛載成功 Linux磁盤與文件系統管理

筆者，再配置swap分區的時候出了一點問題，我在創建系統的時候 建立了一個swap分區 后來 我又建立了一個swap分區 并且配置fstab文件，配置沒有顯示我掛載到指定目錄，然后我用同樣的方法 測試了一下 普通分區 配置fstab文件，成功了 ，開機啟動看到了掛載在我指定的目錄下，現在我把 原來配置的swap 分區去掉 比較前后兩次的swap 總數，發現不一樣 ，論證了 如果掛載兩個swap分區 會合并在一起。得出結論是，最好只要一個swap。

Linux磁盤與文件系統管理

操作練習

1、創建一個20G的文件系統，塊大小為2048，文件系統ext4，卷標為TEST，要求此分區開機后自動掛載至/testing目錄，且默認有acl掛載選項；

        (1) 創建20G分區；
        (2) 格式化：
            mke2fs -t ext4 -b 2048 -L 'TEST' /dev/DEVICE
        (3) 編輯/etc/fstab文件
        LABEL='TEST'    /testing    ext4    defaults,acl    0 0

2、創建一個5G的文件系統，卷標HUGE，要求此分區開機自動掛載至/mogdata目錄，文件系統類型為ext3；

3、寫一個腳本，完成如下功能： (1) 列出當前系統識別到的所有磁盤設備； (2) 如磁盤數量為1，則顯示其空間使用信息；否則，則顯示最后一個磁盤上的空間使用信息；

if [ $disks -eq 1 ]; then 
    fdisk -l /dev/[hs]da
else 
    fdisk -l $(fdisk -l /dev/[sh]d[a-z] | grep -o "^Disk /dev/[sh]d[a-]" | tail -1 | cut -d' ' -f2)
fi

原創文章，作者：N24_yezi，如若轉載，請注明出處：http://www.www58058.com/60362

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評論列表（1條）

  • luoweiro
    luoweiro 2016-12-01 00:02

    用自己的方式來理解知識，往往是最容易掌握的，加油。

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