Linux 磁盤管理與系統管理

Linux文件系統管理

一、Linux磁盤磁盤類型

機械式磁盤：

track 磁道：磁道可劃分扇區，磁盤外則性能好些

sector 扇區:用於存數據，通常一個扇區512byte

cylinder:柱面 相同編號的磁道是分區的基本單位,從最外至裏

劃分分區：每一個分區可劃分獨立的文件系統：分區是邏輯邊界

MBR:主引導扇區 （0磁道，0扇區）master boot record 512byte全局，獨立OS

446byte:boot loader 引導某分區操做系統

64byte：filesystem allocation table (每16個字節標記一個分區）

2byte：Magic Number 55AA（MBR標記是否有效）其它標記無效

全部系統磁盤的劃分由 MBR決定（一個磁盤受4個主分區限制、2.2TB空間限制）

主分區+擴展小於=4個當中，取出部分爲指針，指向擴展分區 （另外更大的空間）

擴展分區只可以有一個，剩餘的空間都會分配到擴展分區中。

GPD:全局惟一標識分區表（GUID Partition Table，縮寫：GPT）代替MBR,支持大於2TB的空間

SSD式磁盤:

基於閃存的固態硬盤是固態硬盤的主要類別，其內部構造十分簡單，固態硬盤內主體其實就是一塊PCB板，而這塊PCB板上最基本的配件就是控制芯片、緩存芯片和用於存儲數據的閃存芯片。

二、VFS：（Virtual File System 虛擬文件系統）

VFS 是一種軟件機制，也許稱它爲 Linux 的文件系統管理者更確切點，與它相關的數據結構只存在於物理內存當中。因此在每次系統初始化期間，Linux 都首先要在內存當中構造一棵 VFS 的目錄樹，實際上即是在內存中創建相應的數據結構。VFS 目錄樹在 Linux 的文件系統模塊中是個很重要的概念，但願讀者不要將其與實際文件系統目錄樹混淆，在筆者看來，VFS 中的各目錄其主要用途是用來提供實際文件系統的掛載點，固然在 VFS 中也會涉及到文件級的操做，本文不闡述這種狀況。下文提到目錄樹或目錄，若是不特別說明，均指 VFS 的目錄樹或目錄。

VFS 目錄樹結構：

三、Linux文件系統支持的類型：

基本文件系統：Ext2, Ext3, Ext4, Reiserfs（支持小文件）, xfs（支持大文件）, btrfs（CentOS7.0之後）, JFS, vfat（支持WindowsFAT32）, NTFS

交換分區：swap

集羣文件系統：GFS2(全局文件系統), OCFS2

網絡文件系統：NFS, smbfs(CIFS) Common Internet File System

光盤：iso9660

分佈式文件系統：ceph,moosefs, mogilefs, hdfs, gfs, glusterfs

Unix: ffs, ufs, jfs, jfs2

(1)日誌型文件系統：

非日誌型文件系統：ext2

日誌型文件系統：ext3

(2)swap： 交換分區

建立文件系統：相似於Windows的虛擬內存，就是當內存不足的時候，把一部分硬盤空間虛擬成內存使用,從而解決內存容量不足的狀況。

四、文件系統管理工具：

在分區上執行格式化（高級格式化）：

要使用某種文件系統需知足兩個條件：

內核中：支持此中文件系統。

用戶空間：有文件系統管理工具。

1.建立工具：

mkfs、mke2fs、e2label、blkid、dumpe2fs、tune2fs、fsck、e2fsck

mkfs命令(make filesystem)

功能：

建立文件系統

格式：

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

經常使用選項：

-t  fstype  指定要建立何種文件類型

-c  在製作檔案系統前，檢查該分區是否有壞道

-fs  指定創建文件系統時的參數

實例：

# mkfs -t ext4 /dev/sdb1

Ext4: mkfs -t ext4 = mkfs.ext4 = mke2fs -t ext4

mke2fs命令

功能：

建立ext系列文件系統，支持ext二、ext三、ext4

格式：

mke2fs [OPTION]... DEVICE

經常使用選項：

-t {ext2|ext3|ext4}

-j : 至關於-t ext3

-L Label：卷標

-b {1024|2048|4096}：指定塊大小

-i #: #個字節給預留一個inode

-N #: 直接指定預留多少個Inode

-I #：Inode大小

-m #：預留管理員的空間百分比，默認爲5

-O：指定分區特性

配置文件： /etc/mke2fs.conf

//實例:

新建的sda3分區,並將其格式化爲ext4格式

       

blkid命令

功能：

查看設備的屬性，UUID和TYPE

格式：

Blkid /dev/SOMEDEVICE:

實例：

//查看剛剛新建的sda1分區的文件系統類型、卷標、UUID

e2label命令

功能：

查看分區的卷標和爲分區設定卷標

格式

e2label /dev/SOMEDEVICE: 查看卷標

e2label /dev/SOMEDEVICE 新卷標名

實例：

//使用e2label命令查看sda1的卷標，並把卷標修改成database

dumpe2fs命令

功能：

用於查看ext文件系統的超級塊和快組信息

格式：

dumpe2fs[ OPTIONS ]... device

經常使用選項：

-h: 僅查看超級塊中保存的信息

tune2fs命令

功能：

用於調整"ext2/ext3"文件系統中的可改參數

格式：

tune2fs [ OPTIONS ]... device

經常使用選項：

-l：  查看超級塊中的信息

-L 卷標名：  設定卷標

-m: 預留管理員的空間百分比，默認爲5

-r：  設定文件系統保留塊的大小

-j:  若是原來的文件系統爲ext2, -j可以將其提高爲ext3

-O [^] feature[,...]：  調整分區特性

-o [^] mount-options[,...]：  設定其默認掛載選項

async: 異步I/O

sync: 同步I/O

noatime/atime: 是否更新訪問時間戳，建議noatime

auto/noauto: 是否可以被mount -a選項自動掛載；

diratime/nodiratime: 是否更新目錄的訪問時間戳；

exec/noexec：是否容許執行其中的二進制程序；

_netdev: 在網絡設備啓用以前禁止嘗試掛載網絡設備

remount: 從新掛載

acl: 啓用facl  文件訪問控制列表

ro：掛載爲只讀

rw：掛載爲可讀寫

user/nouser： 是否容許普通掛載此設備

fsck命令

功能：

用於檢查而且試圖修復文件系統中的錯誤，當文件系統發生錯誤時，可用fsck指令嘗試加以修復

經常使用選項：

-t fstype

-a：自動修復文件系統，不詢問任何問題

-r: 交互式修復錯誤

-A：依照/etc/fstab配置文件的內容，檢查文件內所列的所有文件系統

-P：當搭配"-A"參數使用時，則會同時檢查全部的文件系統

-v：執行時顯示詳細的信息

 

e2fsck命令

功能：

用於檢查文件系統的完整性，經過適當的選項能夠嘗試修復出現的錯誤

經常使用選項：

-f: 強制檢測

-y: 對問題自動回答爲yes

-b<superblock>：指定superblock，而不使用預設的superblock

-B<區塊大小>：指定區塊的大小，單位爲字節

-v：執行時顯示詳細的信息

e2fsck執行後的傳回值及表明意義以下：

0 沒有任何錯誤發生。

1 文件系統發生錯誤，而且已經修正。

2 文件系統發生錯誤，而且已經修正。

4 文件系統發生錯誤，但沒有修正。

8 運做時發生錯誤。

16 使用的語法發生錯誤。

128 共享的函數庫發生錯誤。

 

交換分區：

虛擬內存並非真正的內存，它是在硬盤上劃分出一塊區域，將其格式化成物理內存相同的格式。一旦發生了物理內存不足的狀況，就能夠將物理內存頁框中的數據移動到虛擬內存上。而物理內存空間被從新釋放後，又能夠將虛擬內存頁框中的數據移動回去，這個過程就好像是在交換數據同樣，故這一區域被稱爲交換分區（swap）

 

mkswap命令

功能：

用於在一個文件或者設備上創建交換分區。在創建完以後要使用sawpon命令開始使用這個交換區。

經常使用選項：

-c：創建交換區前，先檢查是否有損壞的區塊

-L label

另外兩個相關命令：

swapon

-a #標記全部的交換分區都爲啓用狀態

-p #: 在啓用的時候指定其優先級

swapoff

-a #禁用全部

實例：

//建立一個空間爲6G的分區/dev/sdb2，而後把該分區建立爲交換分區

 

2.文件系統的掛載和使用

將額外文件系統與根文件系統某現存的目錄創建關聯關係，進而使得此目錄做爲其餘文件系統訪問入口的行爲，稱之爲掛載，解除此關係關係的過程稱爲卸載。

掛載點：mountpoint，設備掛載至目錄：

注意：掛載點在掛載後，其內部原有的文件會被暫時隱藏，建議使用空目錄做爲掛載點

相關命令：mount、umount、fuser、free、df、du

 

mount命令

功能：

用於掛載文件系統到指定的掛載點

mount:不跟任何參數，可顯示當前系統全部已掛載的設備

格式：

mount[options] [-t fstype] [-o option] 設備 掛載點

經常使用選項：

-tfstype 掛載的文件系統格式

-a：加載文件「/etc/fstab」中描述的全部文件系統

-o [^]:文件系統默認掛載選項的啓用或關閉

async：異步模式

sync: 同步模式

atime/noatime：是否更新訪問時間戳；

diratime/nodiratime：是否更新目錄的訪問時間戳；

auto/noauto: 是否容許此設備被自動掛載；

exec/noexec：是否容許執行此文件系統上應用程序；

dev/nodev：是否支持在此設備上使用設備文件；

suid/nosuid：

remount：從新掛載

ro：掛載爲只讀

rw：掛載爲可讀寫

user/nouser: 是否容許普通掛載此設備；

acl：是否支持此設備上使用facl；

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

 

如掛載時沒有設定特性，可以使用tune2fs修改：

# tune2fs -o mount-option   設備默認掛載屬性

# tune2fs -o ^mount-option  取消默認掛載屬性

幾個關鍵的配置文件：

/etc/rc.d/rc.sysinit：系統初始化腳本

/etc/mtab：記載的是如今系統已經裝載的文件系統，包括操做系統創建的虛擬文件等；

/etc/fstab：是開機後系統自動掛載的文件系統。

此文件中定義的文件系統掛載表:

每行定義一個文件系統：（每行包含的內容）

    

要掛載的設備或僞文件系統

掛載點

文件系統類型

掛載選項

轉儲頻率

自檢次序

 

1、要掛載的設備或僞文件系統

設備文件、LABEL=、UUID=、僞文件系統名稱

2、掛載點

3、文件系統類型

4、掛載選項,多個選項間使用逗號分隔;

defaults

5、轉儲頻率

0: 從不備份

1: 每日備份

2: 每隔一天轉儲

6、自檢次序

0: 不自檢

1: 首先自檢，一般只有/纔有1；

 

umount命令

功能：

卸載已掛載的分區，（當設備空閒時才能夠被卸載）

格式：

umount DEVICE

umount MOUNT_POINT

 

fuser命令

功能：

查看佔用掛載的設備的進程：

經常使用選項：

fuser-v 掛載點：  查看當前正在訪問該掛載點的進程

fuser-km 掛載點：  終止全部正在訪問該掛載點的進程：

 

free命令

功能：

查看內存空間使用狀態：

經常使用選項：

-m: 顯示結果以MB爲單位

 

-g: 顯示結果以GB爲單位

內核映射文件中內存的相關信息：

# cat/proc/meminfo

 

df命令

功能：

查看當前系統上已掛載的分區，及其空間使用信息、inode信息等

經常使用選項：

-a或--all：包含所有的文件系統

-h或--human-readable：以可讀性較高的方式來顯示信息

-i或--inodes：顯示inode的信息

-T或--print-type：顯示文件系統的類型

實例：

 

 

du命令

功能：

統計文件或目錄的實際大小

經常使用選項：

-a或-all：  顯示目錄中個別文件的大小

-h或--human-readable：  以K，M，G爲顯示單位

-L<符號連接>或--dereference<符號連接>：  顯示指定符號連接的源文件大小

-S或--separate-dirs：  顯示個別目錄的大小時，並不含其子目錄的大小

-c或--total：  除了顯示個別目錄或文件的大小外，同時也顯示全部目錄或文件的總和

-s或--summarize：  僅顯示總計，只列出最後加總的值

-k或--kilobytes：  以KB(1024bytes)爲單位輸出

-m或--megabytes：  以MB爲單位輸出

-l或--count-links：重複計算硬件連接的文件

-L<符號連接>或--dereference<符號連接>：  顯示選項中所指定符號連接的源文件大小

-D或--dereference-args：  顯示指定符號連接的源文件大小

實例：

                

 

 

練習：

建立一個10G的文件系統，類型爲ext4，要求開機可自動掛載至/mydata目錄

1、使用fdisk命令，建立一個10G的分區

              

 

2、使用partx命令更新分區表讓內核可以識別到新建立的分區

 

3、使用e2fs命令爲此分區建立文件系統，類型爲ext4

 

4、在根目錄下建立mydata目錄，並使用mount命令掛載分區

  

5、使用blkid命令查看該分去的UUD，把該值複製下來，編輯/etc/fstab配置文件，添加一行該分區的信息，下次開機後系統將會自動掛載該分區