linux 文件系統的管理 (硬盤)

 

RH133—Unit4 文件系統的管理

1、系統在初始化時如何識別硬盤
一、系統初始時根據MBR的信息來識別硬盤，其中包括了一些執行文件就來載入系統，這些執行文件就是MBR裏前面446bytes裏的boot loader 程式，然後面的16X4的空間就是存儲分區表信息的位置；以下圖

二、在分區表中，主要儲存瞭如下信息：
（1）分區號，常見的分區號有如下幾種：其它編號可使用fdisk指令，再執行 l (小寫L） 查看

0x5 (or 0xf)	擴展分區
0x82	Linux swap
0x83	Linux
0x8e	Linux LVM
0xfd	Linux RAID auto

（2）分區的起始磁柱；
（3）磁柱的總數；
因此在系統初始化時，就根據分區表中的這三項信息來識別硬盤。

2、介紹硬盤分區的相關事項
一、當主分區都用完時，可使用擴展分區來增長額外的分區，這已在前面介紹過了，可是在Linux的kernel裏：
·IDE的硬盤最多能夠支持到16個分區；
·SCSI硬盤最多支持15個分區；
二、硬盤作多分區的好處：以下：
（1）從控制方面的考慮
將硬盤分紅多個分區，就能夠把應用程序、使用者的資料、或是一些須要有安全性的資料，分別放入不一樣分區中方便管理；
（2）從效率方面的考慮
由於硬盤在使用一段時間後，都分有區塊不連續的狀況，若是一塊大容量的硬盤沒有劃分紅多個小分區，那麼硬盤在搜索信息時，由於搜索的範圍很是大，因此會比較久，若是將大容量的硬盤劃分多個小分區，在搜索的時候相對就會快一些；
（3）爲爲使用磁盤配額的功能
由於配額只能對分區作設定，因此咱們能夠將/home目錄單獨作一個分區，而後能夠對這個分區作配額；
（4）從資料備份和恢復考慮
例如，/home這個目錄是專門用於存放用戶信息的目錄，將這個目錄單獨設定一個分區，就能夠按期就是個分區做備份工做，恢復的時候也比較方便。

3、介紹分區的管理
一、可使用下面的指令來創建分區及查看分區
fdisk /dev/hda 創建分區   
參數：-l 查看分區
執行 fdisk 指令後，以下圖：

例1：在新建分區，輸入n，系統會要求輸入起始的磁柱編號，默認系統會指定一個最近的未使用的磁柱號，回車後，再輸入結束的磁柱號，不過根據磁柱號來算一個分區的容量不太方便，能夠用「+數值K或+數值M （例：+1000M）」 這樣直接以容量的表示方式來設定，這樣直觀一些；再執行p，就能夠看到新增長的分區了；

例2：刪除分區，輸入d，要求輸入要刪除的分區號，在DEVICE字段列能夠看到每一個分區對應的編號，輸入想要刪除的分區號回車便可

之前全部操做認爲沒有問題，輸入 w ，保存退出便可。
這時主機屏幕上會提示：
The kernel still uses old table 表示目前系統仍是在使用舊的分區表；
The new table will be used at the next reboot.表示只有在下次從新開機後纔會使用新的分區表；
二、使用下面的指令從新載入分區表到kernel中，這樣能夠不用從新開機就能夠啓用新的分區表。
    partprobe

4、創建文件系統（對硬盤分區進行格式化）
一、格式化指令及指令語法：
    mke2fs [參數] 要格式化的分區
例如上面的例子中，格式化hda6這個分區 mke2fs /dev/hda6
二、格式化後，會出現一些分區的相關信息，爲了理解這些信息，先了解一下分區的格式：
咱們使用fdisk創建的分區，不能直接用來存放資料，必須先對這個分區作格式化的工做，格式化就是將分區劃分紅一格一格的block及多少個Inode可使用，而每一個block就是文件系統存取資料的最小單位，因此才能夠將資料存放在這些block中，並且每多個 block 會組成一個 group；以下圖所示：除了boot sector 以外，第一個block 稱爲 super block 用來記錄這個分區共有多少個block和inode 已經使用；多少block和inode等信息；

以下圖所示：
13 block groups ：表示這個分區被劃分出了13個block group；
8192 blocks per group：表示每一個group中有8192個block；
2008 inodes per group：表示每一個group中有8192個inodes；
若是super block 損壞，這個分區將沒法訪問，因此每隔一段block 就會備份一次這個super block，以下圖：
superblock backups stored on block：下面的數值就是備份super block 所在的block的位置。

三、dumpe2fs 指令查看分區的詳細信息
dumpe2fs /dev/hda6 | more   查看指定分區的信息（前一頁半是super block的內容，後面是每一個Group的詳細信息），由於所顯示的內容不少因此加上了 | more 用於分頁顯示；
顯示信息的部分說明：
Inode count:   Inode的總數量；
Block count:    Block的總數量；
Free blocks:    剩餘的block數量；
Fre inodes:     剩餘的Inode數量；
Filesystem features: has_journal表是爲ext3文件系統
四、mke2fs格式化指令格式及參數
格式：mke2fs [參數] 要格式化的分區文件名（例：/dev/hda6）
mke2fs -j /dev/hda6
參數：
·b：設定每一個block的大小，預設爲1024bytes(1K)，最大4096bytes(4K)，若是設定太大將使用4096bytes；
·c：格式化前檢查分區中是否有損壞的block；
·i ：設定每一個Inode的大小，例：mke2fs –i 4096 /dev/hda6
·N：直接設定Inode 的總數量；所設置的值只是接近而矣；
·m：設定在分區上，保留多少空間給root，預設保留5%；mke2fs –m 10 /dev/hda6
·L：設定分區卷標，預設不設定，一般習慣將卷標名稱設爲同掛載點目錄名稱相同方便記憶；mke2fs –L data /dev/hda6
·j：創建成爲ext3文件系統，也就是加入日誌功能；

5、介紹將ext2格式的分區轉成ext3
一、ext2與ext3的區別以下：
（1）ext2和ext3的格式徹底相同，只是在ext3硬盤最後面有一部分空間用來存放Journal（日誌）的記錄；
（2）在ext2中，寫資料到硬盤中時，先將資料寫入緩存中，當緩存寫滿時纔會寫入硬盤中；
（3）在ext3中，寫資料到硬盤中時，先將資料寫入緩存中，鞀緩存寫滿時系統先通知Journal，再將資料寫入硬盤，完成後再通知Journal，資料已完成寫入工做；
（4）是否有Journal的差異：
在ext2中，系統開機時會去檢查有效位（Valid bit），若是值爲1，表示系統上次有正常關機；若是爲0，表示上次關機未正常關機，那系統就會從頭檢查硬盤中的資料，這樣時間會很長；
在ext3中，也就是有Journal機制裏，系統開機時檢查Journal的資料，來查看是否有錯誤產生，這樣就快了不少；
（5）tune2fs –j /dev/hda6 將ext2轉換成ext3
二、在ext3裏有三個Journal的模式：
（1）ordered：預設模式，只記錄Inode-table裏的信息；
（2）Journaled：記錄資料自己的信息，須要大量空間來作記錄；
（3）writeback：不記錄信息，可提供較好的效能；

6、介紹在分區裏設定相應的卷標
一、前面分區的表示法一直在使用 hda1 或 sda1相似這樣的表示法，其實也能夠用卷標的表示法，這樣更好便記憶。
二、設定及查看卷標的指令格式及說明以下：
    e2label 指令：
例：e2label /dev/hda6   查看hda6分區的卷標名稱；如爲空白表示未設定卷標；
     e2label /dev/hda6 data 設定這個分區的卷標爲 data；
注：在這裏先不要修改hda1~hda5的卷標，可能會形成沒法開機，之後再作說明。

7、介紹mount指令掛載分區
一、掛載的概念：當要使用某個設備時，例如要讀取硬盤中的一個格式化好的分區、光盤或軟件等設備時，必須先把這些設備對應到某個目錄上，而這個目錄就稱爲「掛載點（mount point）」，這樣才能夠讀取這些設備，而這些對應的動做就是「掛載」。
mount的詳細說明將在下一小節介紹
示例以下圖：

下面以卷標的方式進行掛載，注意：使用卷標掛載進必須加上 –L 的參數表示使用卷標掛載

8、介紹mount指令及參數
一、mount 指令格式：
mount   [-t 文件系統類型]   [-o 參數]   設備名或卷標   掛載點目錄名
注：若是使用卷標方式掛載，必須使用 –L 參數。
（1）-t 後面設定所要掛載的文件系統的類型，例如：vfat、ext二、ext三、iso9660(光盤)，一般這部分不須要加kernel能夠本身判斷
（2）-o 後面加一些設定參數：
· suid：容許掛載後的文件系統可使用suid、sgid的特殊權限；
· dev：容許掛載的文件系統創建設備文件，例如：/dev/hda6 下的 hda6 就是設備文件；
· exec：容許掛載文件系統後，能夠執行裏面的執行文件；
· noexec：不容許執行文件；
· auto：在電腦開機後自動掛載這個文件系統；
· nouser：指只容許super user （也就是root）掛載這個文件系統；
· async：設爲不一樣步，就是電腦寫入資料時先寫入緩存再寫到硬盤中；
· loop：用來掛載loopback設備，例如光盤機就是loopback設備；
· ro：掛載文件系統後設定爲只讀；
· rw：掛載文件系統後設定爲可讀可寫；
· remount ：從新掛載文件系統；
若是在掛載ext2或ext3時，預設會使用下面的參數設定：
rw,suid,dev,exec,nouser,async

9、介紹卸載文件系統
一、使用mount指令查看已掛載了哪些文件系統；
卸載指令及格式以下：
umount 設備文件名或掛載點
例如：上圖中已掛載到/data目錄的上設備，可使用 umount /dev/hda6 或 umount /data 進行卸載
二、若是文件系統正在使用中，就沒法正常卸載，可使用下面的指令查看並中止全部對這個文件系統的操做，而後再進行卸載操做；
fuser -v 設備文件名或掛載點      查看有哪一個服務或使用者正在對這個文件系統作操做；
fuser –km 設備文件名或掛載點       強制中止全部對這個文件系統的全部操做；
三、可使用 remount 這個參數來改變文件系統的狀態；
例如：mount –o remount,ro /data    從新掛載文件系統爲只讀，這樣就不用先卸載再掛載了。

10、介紹一些掛載的範例
一、掛載一個不容許執行的文件系統
mount –o noexec /dev/hda6 /data     noexec表示爲不容許執行；
二、掛載一個文件系統的鏡像文件
mount –t iso9660 -o ro,loop boot.iso /iso      加loop參數是由於光盤是loopback設備，boot.iso爲鏡像文件名 ，/iso 爲掛載點；

11、介紹掛載網絡上的共享資源
一、在Unix 和Linux的網絡資源主要分爲兩種 NFS (Network File System)和SMB
·NFS：Linux/Unix和Unix/Linux之間用來共享資源的；
·SMB：Linux/Unix和Microsoft(windows)之間用來共享資源的；
二、共享NFS網絡資源的主機稱爲：NFS Server；
    共享SMB網絡資源折主機稱爲：Samba Server；
三、這些網絡資源的鏈接方式：
(1)NFS部分的鏈接方式：
showmount –e IP地址    #查看共享資源
mount ip地址:/共享目錄   /掛載點   #掛載網絡資源
(2)SMB部分的鏈接方式：
smbclient –L ip地址 -N   #查看指定Samba Server 上有哪些共享目錄；
mount //IP地址/共享目錄   /掛載點 -o username=用戶名%密碼    #掛載windows網絡共享資源；

12、介紹/etc/fstab 文件的功能
一、fstab文件的功能就是根據fstab文件中設定的內容自動掛載設備到指定的掛載點上；
二、下面就介紹fstab這個文件內容的詳細說明：
以下圖：fstab文件內容共分爲6個欄位

下面對上圖中6個欄位分別說明：
(1)設備名：能夠用「LABEL=」卷標表示法，也可使用設備名稱表示法「/dev/hda6」；
(2)掛載點：掛載點目錄必須是已存在的目錄；
(3)文件系統類型：例如ext3,ext2等；
(4)掛載參數：就是前面mount指令中 –o 後面的參數，defaults表明使用預設參數設定；例如如/dev/hdc(光盤)和/dev/fd0(軟盤)的這兩行設定，exec能夠執行文件，noauto 不會自動掛載，
(5)備份：設定備份次數，0表示不備份，1表示天天作一次備份，2表示每兩天作一次備份；
(6)檢查順序：設定文件系統的檢查順序，0表示不檢查，1表示第一個檢查，2表示第二個檢查，以此類推檢查順序最多到9，若是值相同，按從上到下的順序檢查，一般根目錄的檢查順序排在第一位；
因此若是要在電腦開機後自動掛載文件系統就能夠修改fstab這個文件的設定。
例如：能夠將前面掛載的hda6寫入這個文件中，當開機後自動掛載，設定方法以下，使用VI編輯fstab文件將下面的一行設定加入到最後一行便可：
/dev/hda6          /data         ext3        defaults           0   0
二、在掛載光盤或軟盤時，只須要執行 mount /media/cdrom 或 mount /media/floppy 就能夠了，而不用指定要掛載的設備，這是由於在fstab文件中有所設定，由於在掛載目錄和設備時，若是未指定要掛載的設備，電腦會先到fstab文件中查看，有沒有相對應的設備及目錄掛載，若是沒有還會到mtab文件（其實mtab文件就是目前系統的掛載設定，因此在卸載時也查看這個mtab文件，卸載時也就只須要指定掛載點或設備就能夠了）中查看。

十3、介紹auto-mounter自動掛載程序在使用網絡共享時自動掛載網絡共享資源
一、automounter是一個daemon程式，automounters能夠監控某個目錄，例如：監控/mnt/nfs目錄，當咱們須要存取這個目錄時，使用cd /mnt/nfs 進入這個目錄時，這時automounter程式發現使用者要存取這個目錄時，就會按照設定自動將網絡共享資源自動進行掛載，若是過一段時間(預設60秒)不使用也會自動卸載這個目錄，這樣能夠減小對網絡產生的負荷，使用網絡的利用率更高。
二、automounter的設定，以實例說明，僅供參考：
(1)vi /etc/auto.master   編輯automount主要的設定文件
(2)複製有--timeout=60那一行到下面，修改以下圖：

(3)創建auto.nfs設定文件，預設/etc目錄下沒有這個文件，須要本身創建；
能夠由 auto.misc 作爲模板複製得來，並重命名爲auto.nfs，編輯auto.nfs修改以下：

(4)service autofs start   啓動automount服務，若是已經啓動可執行service autofs restart 或 service autofs reload從新啓動或從新加載配置文件；
(5)使用cd /mnt/nfs 目錄，再執行ls 指令沒有未何文件，
使用 cd server1 卻能夠進入，這時已經進行自動掛載了，這時就能夠查看NFS服務器上的共享文件了。
使用mount能夠查看到剛剛掛載上來的NFS網絡共享目錄。
注：我這裏還未創建NFS文件服務器，因此這裏只能作客戶端的設定，如今還沒法試測；

十4、介紹在ext2和ext3文件系統裏有哪些屬性能夠設定
一、在ext2和ext3的文件系統裏，都支持一些特殊的屬性來控制文件的特性：
·lsattr 指令：顯示文件的屬性設定；
·chattr 指令：設定文件的屬性；
格式：
chattr   +|-|=屬性[屬性…]   文件名[文件名…]
+：增長屬性
-：去除屬性
=：設定屬性
能夠設定一個或多個屬性
常見屬性說明以下：
·A：當文件被修改時，atime(存取時間)記錄不會被修改；
·a：讓文件只能夠附加內容，不容許原來的內容被覆蓋掉；
·d：讓系統在使用dump指令作備份時，能夠不用備份這個文件；
·i：讓文件永遠不改變，不能刪除或更改文件名；
·j：讓系統將文件自己的信息記錄在ext3的日誌裏，就算ext3的文件系統是掛載成ordered(有序)或writeback模式，都會將文件自己的信息記錄在ext3的日誌裏。
·S：當文件被修改時，就作同步的動做，馬上將資料寫入硬盤中；
例：
chattr +a test   添加只容許附加內容的屬性
chattr = test   去除掉全部的屬性

十5、介紹如何使用劃分好的分區或文件來看成虛擬內存（swap）
一、在Linux系統中虛擬內存稱爲：SWAP；
二、SWAP分爲兩種類型：
·用劃分好的分區做爲SWAP；
·用文件看成SWAP；
三、要創建SWAP的虛擬內存主要有如下幾個基本設定：
(1)創建SWAP的分區或是文件，而且在創建SWAP的分區時分區的編號要設定爲82；
(2)使用mkswap指令對swap分區或是swap文件寫入一個特定的SWAP識別標誌；
(3)必需要在/etc/fstab文件中加入適當的記錄，這樣才能讓系統在開機後可以自動掛載SWAP；
(4)若是是SWAP的分區，要使用 swapon –a 指令啓用SWAP，其實 swapon –a 指令會去讀取 fstab 文件，並根據 fstab 裏的記錄，來啓用全部的 swap 分區；
(5)若是是使用SWAP文件，則使用 swapon 指令再指定要啓用哪一個SWAP文件；
(6)可使用 swapon –s 來檢查SWAP的使用狀況；
範例1以下：
(1)使用分區做爲SWAP
·fdisk /dev/hda
·輸入n；新建一個分區，若是一直之前面的例子作下來，硬盤應該還有剩餘空間的，這裏建立一個100M的分區；
·輸入t；再輸入7（我這裏新建的分區是hda7，能夠輸入p查看到）；再輸入 82 （82表示設定爲swap分區類型）；
·再輸入p；能夠查看到 hda7 的system(系統)已經變爲Linux swap
·wq：保存退出；
·執行「partprobe」指令，讓kernel從新讀取分區表；
(2)mkswap /dev/hda7   對SWAP分區或是SWAP文件寫入特定的標誌；相似於格式化成虛擬內存的格式；
(3)編輯/etc/fstab文件添加記錄，這樣一會的swapon指令才能夠在fstab文件中找到相應的分區，在下次開機時也能夠找到新的SWAP分區的位置；複製原來的SWAP那行記錄，將原來的卷標表示法修改成/dev/hda7的設備表示法，其它保持不變；
(4)swapon –a 指令，根據fstab文件啓動全部SWAP分區；爲了驗證能夠先使用 swapon –s 指令查看當前SWAP的狀態；

範例２以下：使用文件當虛擬內存這和windows下的虛擬內存使用方式很是類似
(1)創建SWAP文件，這裏創建的是100M的SWAP文件
指令：dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1M count=100

說明：dd：轉換並複製文件；
        if：是inputfile的縮寫，if=/dev/zero 表明要把zero文件看成輸入的文件，zero文件能夠是看成都是零的文件；
        of：是outputfile的縮寫，of=/swapfile 表明要輸入到/swapfile文件上；
        bs：是block size的縮寫，表示強制設定swapfile的block的大小；
        count：表明要創建多少個block；
(2)mkswap /swaplife   爲swapfile文件寫入一個swap的標誌，至關於格式化成虛似內存的格式；設定成功將會出現提信息；
(3)修改 /etc/fstab文件，方式同上一範例相同，只是把 /dev/hda7改寫成 /swapfile ，其它不變；

(4)swapon –a 啓用swap文件
在啓用前也能夠用 swapon –s 查看，等啓用後再次查看SWAP是否加載進來了。

十6、介紹一些維護文件系統的工具及一些重要的相關事項
一、若是文件系統的文件有丟失或毀損，可使用fsck指令來維護文件系統的一致性：
檢查某個分區前，分區必須處於未掛載狀態，如正在使用中，必須先進行卸載，再執行檢查工做；
格式： fsck -Y /dev/hda6      -Y參說表示中途提示問題都回答Yes；
二、系統在開機時就會檢查文件有沒有丟失或損壞的，系統是根據/etc/fstab文件中最後一欄的設定來決定檢查的前後順序的，這個欄位前面已作過介紹；
三、若是檢查出有問題文件，就會先放到 lost+found 目錄中看成備分；因此當一個分區掛載成功後都會發現有這個目錄存在；
四、電腦在開機時，發生嚴重錯誤，系統會用sulogin的方式啓動，下圖例中我將fstab文件中根目錄的卷標隨意的修改了一下，從新啓動後將會出現嚴重錯誤，就停在了下圖圖的位置：

五、將ext2文件系統轉成ext3文件系統，指令下如：
tune2fs -j /dev/hda6 將hda6分區轉成ext3文件系統，轉換成功後將有提示信息；這樣原有分區內的資料將不會丟失；
六、查看文件系統目前的狀態信息
dumpe2fs -h   /dev/hda6    顯示hda6的分區信息，這個指令前面已介紹過；
-h   能夠顯示superblock的信息

十7、如何加入一塊新硬盤 一、第一步固然是要將硬盤接在電腦上啦； 二、進入系統後，使用fdisk對硬盤進行分區，並設定好分區類型編號；例如：linux 爲 83 三、創建好分區後，執行 patrprobe 從新載入分區，使用最新分區表； 四、創建完分區後，格式化分區，若是創建的是SWAP分區，須要爲這個SWAP分區寫入一個SWAP標誌； 五、若是要使用卷標表示法，須要爲分區建立卷標名稱； 六、創建新的掛載點，並將分區掛載上； 七、在/etc/fstab文件中加入新分區的記錄，讓電腦之後能夠自動掛載這個新建的分區；