Linux系統磁盤及文件系統管理

本節索引：

一、磁盤基本概念

二、磁盤分區管理

三、文件系統管理

四、設備掛載管理

 

 

一、磁盤基本概念

設備文件：

Linux中一切皆文件：open（），read（），write（），close（）

設備類型：

塊設備：block，存儲單位“塊”，磁盤

字符設備：char，存儲單位“字符”，鍵盤

設備文件：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

設備號碼：

主設備號：maj，標識設備類型

次設備號：min，標識同一類型下的不同設備

 

磁盤結構

硬盤的接口類型：

并行：

IDE：133MB/s

SCSI：640MB/s

串口：

SATA：6Gbps

SAS：6Gbps

USB：480MB/s

 

硬盤：

機械硬盤（HDD）：傳統普通硬盤，主要由：盤片，磁頭，馬達等組成

優勢：相比固態硬盤，價格低，容量大，使用壽命長

固態硬盤（SSD）：用固態電子存儲芯片陣列而制成的硬盤。

優勢：相比機械硬盤，防震抗摔，傳輸速率，功率，噪音有優勢

目前SSD不能完全取代HHD

磁盤設備文件命名：?

/dev/DEV_FILE

SCSI,SATA,SAS,IDE,USB：????? /dev/sd

虛擬磁盤：???????????? /dev/vd

不同磁盤標識：??????????? a-z，aa，ab…

/dev/sda,/dev/sdb

同一設備的不同分區：??????? 1,2，…

/dev/sda1,/dev/sda5

注：在腳本中，盡量避免使用磁盤設備文件名諸如sda，名稱不穩定，應使用UUID

 

磁盤存儲術語：

head：磁頭；???????????????? 8bit尋址 2**8=256

track：磁道；

ctlinder：柱面???????????????? 10bit尋址?????? 2**10=1024

sector：扇區????????? 6bit尋址 2**6=64

 

chs：磁盤三維。柱面、磁頭、扇區

 

一個扇區共有512Byte，CHS可定義255*63*1024個扇區信息

echo 512*63*1024*255/1024/1024 | bc

8032M

 

CHS：老的命名方式，不超過8G

LBA：邏輯的塊尋址，超過8G

 

二、磁盤分區管理

我們知道使用磁盤有三個步驟：

1、創建分區

2、創建文件系統：格式化

3、掛載：分配目錄名

 

為什么要對磁盤進行分區？

1、優化I/O性能

2、實現磁盤空間配額限制

3、提高修復速度

4、隔離系統和程序

5、安裝多個OS

6、采用不同的文件系統

 

分區類型

兩種分區方式：MBR，GPT

 

MBR：Master Boot Record

誕生于1982年，使用32位表示扇區數，分區不能超過2T

MBR如何分區：按柱面

0磁道0扇區：512bytes

446bytes：boot loader

64bytes：分區表

16bytes：標識一個分區（最多4個分區）

2bytes：55AA（分區標識位）

支持4個主分區；3個主分區+1擴展分區（N個邏輯分區）

注：生產中最好給MBR分區表進行備份

 

BIOS+MBR

傳統BIOS運行流程：

開機–>BIOS初始化–>BIOS自檢–>引導操作系統–>進入系統

 

GPT：GUID（Globals Unique Identifiers）

支持128個分區，使用64位，支持8Z（512Byte/block）,64Z（4096Byte/block）

使用128位的通用唯一識別碼UUID（Universally Unique Identifier）表示磁盤和

分區表自動備份在頭和尾兩份，并有CRC校驗位

UEFI（同一擴展固件接口）：硬件支持GPT，使操作系統啟動

分區表

MBR保護+GPT分區表+GPT劃分數據+備份

 

UEFI+GPT

UERI運行流程

開機–>UEFI初始化–>引導操作系統–>進入系統

 

管理分區

列出塊設備：

lsblk

 

創建分區使用：

fdisk????????????????? 創建MBR分區

gdisk???????????????? 創建GPT分區

parted????????????? 高級分區操作

 

parted命令

parted的操作都是實時生效的，小心使用

格式：parted[option]…[設備[命令[參數]…]…]

parted /dev/sdb mklabel gpt|msdos????????????? 設置分區類型GPT或MBR

parted /dev/sdb print?????????????????????????????? 打印sdb分區列表信息

parted /dev/sdb mkpart primary 1 200 （默認M）? 設置sdb分區大小

parted /dev/sdb rm 1??????????????????????????????? 刪除sdb1分區

parted -l???????????????????????????????????? 列出分區信息

 

分區工具fdisk和gdisk

fdisk -l[-u][device…]?????? 查看分區

fdisk /dev/sdb ??????????????? 管理分區（交互式）

子命令：

p?????????????? 顯示分區列表

t??????????????? 更改分區類型（數據將丟失）

n?????????????? 創建新分區

d?????????????? 刪除分區

t??????????????? 添加設備標簽

v??????????????? 校驗分區

u?????????????? 轉換單位

w????????????? 保存并退出

q?????????????? 不保存并退出

注：可使用重定向和多行重定向echo -e “n\np\n\n\n+2G\nw\n” | fdisk /dev/sdc

 

同步分區表

cat/proc/partations??????? 查看內核是否已經識別新的分區

partprobe???????????????? 同步分區表（centos5,7可用）

partx -a? /dev/sda???????? 增加分區同步分區表（centos6可用）時使用；

partx -d –nr M-N /dev/sda??? 刪除分區同步分區表（centos6可用）時使用；

 

 

三、文件系統管理

所謂文件系統，它是操作系統中藉以組織、存儲和命名文件的結構。磁盤或分區和它所包括的文件系統的

不同是很重要的，大部分應用程序都基于文件系統進行操作，在不同種文件系統上是不能工作的。

文件系統類型

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

光盤：iso9660

Windows：FAT32,exFAT,NTFS

Unix：FFS（fast），UFS（unix），JFS2

網絡文件系統：NFS，CIFS

集群文件系統：GFS2,OCFS2

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

RAW：未經處理或者未經格式化產生的文件系統（性能好，但不便于管理）

 

根據文件系統是否支持“journal（日志）”功能可分為：

日志型文件系統：ext3，ext4，xfs，…（犧牲讀取性能，防止數據文件破壞）

非日志型文件系統：ext2，vfat（易造成數據文件破壞）

 

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.ext4，mkfs.xfs，mkfs.vfat

 

Linux的虛擬文件系統：VFS

 

查看支持的文件系統：cat /proc/filesystems

 

創建文件系統：

mkfs命令兩種用法：

1、mkfs.FS_TYPE? /dev/DEVICE 建議使用此用法，直觀不易出錯

ext4

xfs

btrfs

vfat

2、mkfs -t FS_TYPE /dev/DEVICE

-L ‘LABEL’???????????????? 設定卷標（分區標簽）

 

 

mke2fs???????????????????????????????? ext系統文件系統專用的管理工具

-t{ext2|ext3|ext4} 創建文件系統類型

-b{1024|2048|4096}????? 設定block塊的大小

-i #???????????????????? 為數據空間每多少字節創建一個inode，此大小不應小于

block大小

-L?????????????????????? 添加卷標簽（建議使用掛載點作卷標）

-N #?????????????????? 指定分區中創建#個inode

-l??????????????????????? 一個inode記錄占用磁盤空間的大小，128-4096

-m # ???????????????????????? 默認5%，管理員用戶預留空間占總空間百分百

 

 

文件系統標簽LABEL

它是指向設備的另一種方法，與設備無關

 

blkid?????????????????????????????????? 塊設備屬性信息查看

格式：blkid [option]…[DEVICE]

-U UUID??????????????????? 根據指定UUID來查找對應設備

-L LABEL?????????? 根據指定卷標來查找對應設備

 

e2label：管理ext系列文件系統的LABEL卷標

格式：e2label DEVICE[LABEL]

 

findfs????????????????????????????????? 查找分區

格式：findfs [option] LABEL = <label> 根據卷標查找

?? findfs [option] UUID? = <uuid>??????? 根據UUID查找

 

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

-L ‘LABEL’???????????????? 修改卷標

-m #????????????????? 修改預留給管理員空間的百分百

-j??????????????????????? 將ext2升級到ext3

-O????????????????????? 文件系統屬性啟用或禁用，-O ^has_journal

-o????????????????????? 調整文件系統的默認掛載選項，-o^acl

-U UUID??????????????????? 修改UUID號

 

dumpe2fs??

塊分組管理，32768

-h?????????????????????? 查看超級塊信息，不顯示分組信息

 

超級塊（superblock）

dumpe2fs ????? /dev/sda1??????? 查看分區下所有超級塊

-h????????????? 查看超級塊信息

tune2fs???????????? -l?????????????? 查看超級塊信息

 

超級塊時存儲文件系統的大小、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諸如此類的信息。

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，由此可見超級塊的重要性。

 

超級塊占用第一號物理塊，是文件系統的控制塊。超級塊包括：文件系統的大小、空閑塊數目、空閑塊索引表、空

閑i節點數目、空閑i節點索引表、封鎖標記等。超級塊時系統為文件分配存儲空間、回收存儲空間的依據。

 

所以，為了防止超級塊數據損壞，就需要對超級塊數據進行備份，以便于損壞時進行修復。

 

文件系統檢測和修復

常發生于死機或者非正常關機之后

掛載為文件系統標記為”no clean”

注意：一定不要在掛載狀態下修復或檢測，否則數據將破壞！

fsck ????????????????????????????????? 文件系統檢查

fsck.FS_type

fsck -t FS_type

-p?????????????????????? 自動修復錯誤

-r?????????????????????? 交互式修復錯誤

注：FS_TYPE一定要與分區上已設置的文件系統類型相同

 

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

 

四、設備掛載管理

掛載：把額外的文件系統與根文件系統現場的目錄建立起關聯關系，進而使得此目錄

作為其他文件訪問入口的行為

一個掛載點只能掛載一個設備，但一個設備可掛載多個掛載點

掛載點建議要是空目錄，否則該目錄下原有文件將被隱藏，變為垃圾文件

 

卸載：為解除此關聯關系的過程

 

把設備關聯掛載點：mount Point

? ?monut

卸載時：可使用設備，也可使用掛載點

?? umount

 

掛載命令：

通過查看/etc/mtab文件顯示當前已掛載的所有設備

mount

格式：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/sda2

（2）卷標：-L ‘LABEL’，例如-L ‘MYDATA’

（3）UUID，-U ‘UUID’，例如-U ’35bfb8f8-1c9a-4f67-b8fe-a7edb84c4780’

（4）偽文件系統名稱：proc，sysfs，devtmpfs，configfs

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

option：

-t?????????????????????? 指定要掛載的設備上的文件系統類型

-r?????????????????????? readontlt，只讀掛載

-w????????????????????? r+w，讀寫掛載（默認）

-n?????????????????????? centos6隱藏掛載，不更新/etc/mtab,mount不可見，cat /proc/mounts可見

-a?????????????????????? 自動掛載所有支持自動掛載的設備

-L ‘LABEL’???????????????? 以卷標指定掛載設備

-U ‘UUID’????????????????? 以UUID指定要掛載的設備

-B，–bind??????????????? 綁定目錄到另一個設備上。類似于軟連接

 

-o options：(掛載文件系統的選項)，多個選項使用逗號分隔

async???????????????????????? 異步模式（默認模式）

sync????????????????? 同步模式,內存更改時，同時寫磁盤

atime/noatime??????????????? 包含目錄和文件（是否更新atime，默認更新）

diratime/nodiratime?????? 目錄的訪問時間戳

auto/noauto??????????? 是否支持自動掛載,是否支持-a選項

exec/noexec??????????? 是否支持將文件系統上運行應用程序

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

suid/nosuid????????????? 是否支持suid和sgid權限

remount?????????????????? 重新掛載

ro????????????????????? 只讀

rw????????????????????? 讀寫

user/nouser???????????? 是否允許普通用戶掛載此設備，/etc/fstab使用

acl???????????????????? 啟用此文件系統上的acl功能

loop???????? ?????? 使用loop設備，把文件掛載目錄，模擬設備

默認：rw，suid，dev，exec，auto，nouser，async

 

卸載命令：

查看掛載情況：

findmnt?? MOUNT_POINT|DEVICE

查看正在訪問指定文件系統的進程：

lsof MONUT_POINT

???????? fuser? -v? MOUNT_POINT

終止所有在正訪問指定的文件系統的進程

?? fuser? -km MONUT_POINT

卸載：

umount?? DEVICE

???????? umount?? MOUNT_POINT

 

掛載點和/etc/fstab

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標

使用mount -a 命令掛載/etc/fstab中的所有文件系統

 

/etc/fstab??????? 每行定義一個要掛載的文件系統

設備或偽文件系統??? 掛載點?? 文件系統類型?? 掛載選項?? 備份間隔時間{0|1|2}?? 文件系統檢查{0|1}

 

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，sysfs

掛載點

文件系統類型

掛載選項：default

轉儲頻率：0：不做備份 ； 1：每條轉儲 ； 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

 

一些特殊文件設備的掛載永久生效的設置：

vim /etc/fstab

/root/p1? /mnt/p1? ??????? ext4???????? ? loop???? ?????? 0??? 0????? ?? 掛載普通文件

/mnt/cdrom??? /mnt/cdrom??? iso9660??? defaults????? 0??? 0????? 掛載光盤

/boot??????????????? /mnt/boot ???? none??????? ? bind???????? 0??? 0????? 掛載目錄到目錄下