Linux系統管理之磁盤管理、文件系統管理

時間 2020-01-01

原文原文鏈接

1、磁盤和文件系統node

計算機的外部存儲器中也採用了相似磁帶的裝置，比較經常使用的一種叫磁盤，將圓形的磁性盤片裝在一個方的密封盒子裏，這樣作的目的是爲了防止磁盤表面劃傷，致使數據丟失。linux

將圓形的磁性盤片裝在一個方形的密封盒子裏。有了磁盤以後，人們使用計算機就方便多了，不但能夠把數據處理結果存放在磁盤中，還能夠把不少輸入到計算機中的數據存儲到磁盤中，這樣這些數據能夠反覆使用，避免了重複勞動。但是不久以後，人們又發現了另外一個問題：人們要存儲到磁盤上的內容愈來愈多，衆多的信息存儲在一塊兒，很不方便。這樣就致使了文件系統的產生。bash

文件系統是操做系統用於明確存儲設備（常見的是磁盤，也有基於NAND Flash的固態硬盤）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。操做系統中負責管理和存儲文件信息的軟件機構稱爲文件管理系統，簡稱文件系統。文件系統由三部分組成：文件系統的接口，對對象操縱和管理的軟件集合，對象及屬性。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，負責文件存儲並對存入的文件進行保護和檢索的系統。具體地說，它負責爲用戶創建文件，存入、讀出、修改、轉儲文件，控制文件的存取，當用戶再也不使用時撤銷文件等數據結構

2、磁盤管理異步

機械式硬盤：secotr: 扇區（512bytes），track：磁道，cylinder: 磁柱（磁盤以磁柱爲單位進行分區）ide

零磁道處於硬盤上一個很是重要的位置，硬盤的主引導記錄區(MBR)就在這個位置上。MBR位於硬盤的0磁頭0柱面1扇區，其中存放着硬盤主引導程序和硬盤分區表。在總共512字節的硬盤主引導記錄扇區中，446字節屬於硬盤主引導程序，64字節屬於硬盤分區表(DPT)，兩個字節(55 AA)屬於分區結束標誌。工具

MBR: Master Boot Record（446bytes: boot loader，64bytes：分區表、16bytes: 標識一個分區，2bytes: 55AA分區結束標誌）flex

因爲磁盤分區表的限制，一塊磁盤僅能有4個主分區；3主分區+1擴展(N個邏輯分區,邏輯分區個數由操做系統限制)ui

對於一個系統管理者( root )而言，磁盤的的管理是至關重要的一環，尤爲近來硬盤已經漸漸的被當成是消耗品了 ..... 若是咱們想要在系統裏面新增一顆硬盤時，應該有哪些動做須要作的呢：this

①、對磁盤進行分割，以建立可用的 partition ；

②、對該 partition 進行格式化( format )，以建立系統可用的 filesystem；

③、若想要仔細一點，則可對剛剛建立好的 filesystem 進行檢驗；

④、在 Linux 系統上，須要建立掛載點 ( 亦便是目錄 )，並將他掛載上來；

fdisk -l [-u] [device...]

[root@wlw dev]# fdisk -l /dev/sda

Disk /dev/sda: 53.7 GB, 53687091200 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 6527 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: 0x00091c83

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *           1         131     1048576   83  Linux
Partition 1 does not end on cylinder boundary.
/dev/sda2             131        1437    10485760   83  Linux
/dev/sda3            1437        1567     1048576   82  Linux swap / Solaris
#磁盤設備的設備文件命名：IDE: /dev/hd。SCSI, SATA, SAS, USB: /dev/sd
#不一樣磁盤設備設備：a-z，例如：/dev/sda, /dev/sdb, ...
#同一磁盤設備上的不一樣分區：1,2, ...，例如：/dev/sda1, /dev/sda5
#fdisk -l能夠顯示磁盤的各分區詳細信息，這裏咱們能夠看到一共有6527 cylinders，而咱們最後一個分區僅使用了
#1567 cylinders，因此表明此磁盤還有4960 cylinders可用

獲取磁盤分區工具fdisk幫助信息，這裏不要使用/dev/sda1，這個爲分區名而不是磁盤設備名，磁盤設備名爲/dev/sda

[root@wlw dev]# fdisk /dev/sda

WARNING: DOS-compatible mode is deprecated. It's strongly recommended to
         switch off the mode (command 'c') and change display units to
         sectors (command 'u').

Command (m for help): m
Command action
   a   toggle a bootable flag
   b   edit bsd disklabel
   c   toggle the dos compatibility flag
   d   delete a partition                            <==刪除一個partition
   l   list known partition types                    <==列出全部partition id
   m   print this menu                               <==列出幫助信息
   n   add a new partition                           <==新增一個partition
   o   create a new empty DOS partition table
   p   print the partition table                     <==在屏幕上顯示分割表
   q   quit without saving changes                   <==不儲存離開fdisk程序
   s   create a new empty Sun disklabel
   t   change a partition's system id                <==調整partition id
   u   change display/entry units
   v   verify the partition table
   w   write table to disk and exit                  <==將剛剛的動做寫入分割表
   x   extra functionality (experts only)
#進入磁盤分區界面能夠發送m指令獲取相關指令幫助，上面列出參見的一些指令信息

添加磁盤分區

[root@wlw dev]# fdisk /dev/sda

WARNING: DOS-compatible mode is deprecated. It's strongly recommended to
         switch off the mode (command 'c') and change display units to
         sectors (command 'u').

Command (m for help): n
Command action
   e   extended
   p   primary partition (1-4)
p
Selected partition 4
First cylinder (1567-6527, default 1567): 
Using default value 1567
Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (1567-6527, default 6527): +10G

Command (m for help): p

Disk /dev/sda: 53.7 GB, 53687091200 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 6527 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: 0x00091c83

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *           1         131     1048576   83  Linux
Partition 1 does not end on cylinder boundary.
/dev/sda2             131        1437    10485760   83  Linux
/dev/sda3            1437        1567     1048576   82  Linux swap / Solaris
/dev/sda4            1567        2872    10485404   83  Linux
#能夠看到咱們新添加的大小爲10G的主分區/dev/sda4，每次添加完分區操做須要發送w指令保存才能生效，若是是直接
#Ctrl+c或q退出則表明不保存當前分區操做

刪除磁盤分區

[root@wlw dev]# fdisk /dev/sda

WARNING: DOS-compatible mode is deprecated. It's strongly recommended to
         switch off the mode (command 'c') and change display units to
         sectors (command 'u').

Command (m for help): d
Partition number (1-4): 4

Command (m for help): p

Disk /dev/sda: 53.7 GB, 53687091200 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 6527 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: 0x00091c83

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *           1         131     1048576   83  Linux
Partition 1 does not end on cylinder boundary.
/dev/sda2             131        1437    10485760   83  Linux
/dev/sda3            1437        1567     1048576   82  Linux swap / Solaris
#能夠看到剛剛新添加的磁盤分區已經沒有了

當咱們添加完磁盤分區保存退出後，能夠查看內核是否已經識別新的分區，由於只有內核識別了咱們添加的分區才能格式化使用

[root@wlw dev]# cat /proc/partitions 
major minor  #blocks  name

   8        0   52428800 sda
   8        1    1048576 sda1
   8        2   10485760 sda2
   8        3    1048576 sda3
#這裏只看到了sda1,sda2,sda3分區，並無咱們剛剛添加的新的磁盤分區，這是由於開機的時候內核已經識別好分區了
#因此咱們新添加的分區須要通知內核從新識別，能夠重啓讓內核從新識別，或經過命令通知內核從新識別

經過命令讓內核從新識別分區表

partx -a /dev/DEVICE （Centos 6建議使用此命令）

partprobe [/dev/DEVICE] （Centos 5使用此命令）

[root@wlw dev]# partx -a /dev/sda
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 1
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 2
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 3
[root@wlw dev]# partx -a /dev/sda
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 1
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 2
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 3
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 4
[root@wlw dev]# cat /proc/partitions 
major minor  #blocks  name

   8        0   52428800 sda
   8        1    1048576 sda1
   8        2   10485760 sda2
   8        3    1048576 sda3
   8        4   20975849 sda4
#第一次執行partx -a /dev/sda並無識別到sda4，此時咱們能夠重複執行多一次，能夠看到內核已經識別到sda4

三、文件系統管理

磁盤分區後須要對分區進行文件系統格式化後才能掛載使用。

Linux文件系統: ext2, ext3, ext4, xfs, btrfs, reiserfs, jfs, swap（交換分區）

根據其是否支持"journal"功能：

日誌型文件系統: ext3, ext4, xfs, ...

非日誌型文件系統: ext2, vfat

文件系統的建立

mkfs.FS_TYPE（ext4，xfs，btrfs） /dev/DEVICE

mkfs -t FS_TYPE /dev/DEVICE

這兩個命令爲通用的文件系統建立工具，調用的接口是同樣的

[root@wlw dev]# mkfs [tab][tab]
mkfs          mkfs.ext2     mkfs.ext4     mkfs.msdos
mkfs.cramfs   mkfs.ext3     mkfs.ext4dev  mkfs.vfat
#這裏能夠看到當前系統可以支持建立的文件系統，若是須要其餘文件系統須要加載對應的模塊。

對剛剛分區的/dev/sda4進行文件ext4的文件系統建立

[root@wlw ~]# mkfs.ext4 /dev/sda4
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
1311184 inodes, 5243962 blocks
262198 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=4294967296
161 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8144 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
	32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208, 
	4096000

Writing inode tables: done                            
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

This filesystem will be automatically checked every 29 mounts or
180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.

因爲如今大多數Linux上使用的仍是ext系列的文件系統，因此下面詳細介紹一下mke2fs，ext系列文件系統專用管理工具。

mkfs.ext3 = mkfs -t ext3 = mke2fs -t ext3

mke2fs OPTION /dev/DEVICE

-t {ext2|ext3|ext4}:指定文件系統

-b {1024|2048|4096}：指定塊大小

-L 'LABEL'：指定卷標名

-j: 至關於 -t ext3

-i #: 爲數據空間中每多少個字節建立一個inode；此大小不該該小於block的大小；

-N #：爲數據空間建立多少個inode；

-m #: 爲管理人員預留的空間佔據的百分比；

-O FEATURE[,...]：啓用指定特性

-O ^FEATURE：關閉指定特性

[root@wlw ~]#  mke2fs -t ext4 -L "sda4" -b 2048 -i 8192 /dev/sda4
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem label=sda4
OS type: Linux
Block size=2048 (log=1)
Fragment size=2048 (log=1)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
2625536 inodes, 10487924 blocks
524396 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=548405248
641 block groups
16384 blocks per group, 16384 fragments per group
4096 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
	16384, 49152, 81920, 114688, 147456, 409600, 442368, 802816, 1327104, 
	2048000, 3981312, 5619712, 10240000

Writing inode tables: done                            
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

This filesystem will be automatically checked every 38 mounts or
180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.

其實 mke2fs 所使用的各項選項/參數也能夠用在『 mkfs -t ext3 ... 』後面，由於最終使用的公用程序是相同的！若是沒有特殊需求的話，使用『 mkfs -t ext3....』不但容易記憶，並且就很是好用。

mkswap：建立交換分區

mkswap [options] device：指明要掛載的設備；`

前提：調整其分區的ID爲82 Linux swap / So；

[root@wlw ~]# fdisk /dev/sda

WARNING: DOS-compatible mode is deprecated. It's strongly recommended to
         switch off the mode (command 'c') and change display units to
         sectors (command 'u').

Command (m for help): t
Partition number (1-4): 4
Hex code (type L to list codes): 82
Changed system type of partition 4 to 82 (Linux swap / Solaris)

Command (m for help): p

Disk /dev/sda: 53.7 GB, 53687091200 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 6527 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: 0x00091c83

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *           1         131     1048576   83  Linux
Partition 1 does not end on cylinder boundary.
/dev/sda2             131        1437    10485760   83  Linux
/dev/sda3            1437        1567     1048576   82  Linux swap / Solaris
/dev/sda4            1567        2872    10485404   82  Linux swap / Solaris
#把/dev/sda4的分區格式調整爲Linux swap / So

[root@wlw ~]# mkswap -L 'sd4swap' /dev/sda4
Setting up swapspace version 1, size = 20975844 KiB
LABEL=sd4swap, UUID=67f662c9-7ac7-4ac2-8b07-e0e989caee39

4、文件系統常見相關工具

①、blkid：塊設備屬性信息查看

blkid [OPTION]... [DEVICE]

-U UUID: 根據指定的UUID來查找對應的設備

-L LABEL：根據指定的LABEL來查找對應的設備

[root@wlw ~]# blkid
/dev/sda1: UUID="4c49beb0-6125-44ba-a1a4-9cba332717ee" TYPE="ext4" 
/dev/sda2: UUID="a503d00c-a6f8-4045-bb53-1e22aef42561" TYPE="ext4" 
/dev/sda3: UUID="fc7c9f09-7741-41bf-832b-ab55bba6031a" TYPE="swap" 
/dev/sda4: LABEL="sd4swap" UUID="67f662c9-7ac7-4ac2-8b07-e0e989caee39" TYPE="swap" 
#查看全部文件格式化分區的設備屬性信息
[root@wlw ~]# blkid /dev/sda4
/dev/sda4: LABEL="sd4swap" UUID="67f662c9-7ac7-4ac2-8b07-e0e989caee39" TYPE="swap"
#查看指定文件格式化分區的設備屬性信息
[root@wlw ~]# blkid -U "4c49beb0-6125-44ba-a1a4-9cba332717ee"
/dev/sda1
[root@wlw ~]# blkid -L sd4swap
/dev/sda4

②、e2label：查看ext系列文件系統的LABEL

e2label DEVICE [LABEL]

[root@wlw ~]# e2label /dev/sda4
sda4

③、tune2fs：從新設定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；super block

-L 'LABEL'：修改卷標

-m #：修預留給管理員的空間百分比

-j: 將ext2升級爲ext3

-O: 文件系統屬性啓用或禁用

-o: 調整文件系統的默認掛載選項

-U UUID: 修改UUID號；

[root@wlw ~]# tune2fs -l /dev/sda1
tune2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem volume name:   <none>
Last mounted on:          /boot
Filesystem UUID:          4c49beb0-6125-44ba-a1a4-9cba332717ee
Filesystem magic number:  0xEF53
Filesystem revision #:    1 (dynamic)
Filesystem features:      has_journal ext_attr resize_inode dir_index filetype needs_recovery extent flex_bg sparse_super large_file huge_file uninit_bg dir_nlink extra_isize
Filesystem flags:         signed_directory_hash 
Default mount options:    user_xattr acl
Filesystem state:         clean
Errors behavior:          Continue
Filesystem OS type:       Linux
Inode count:              65536
Block count:              262144
Reserved block count:     13107
Free blocks:              240829
Free inodes:              65499
First block:              0
Block size:               4096
Fragment size:            4096
Reserved GDT blocks:      63
Blocks per group:         32768
Fragments per group:      32768
Inodes per group:         8192
Inode blocks per group:   512
Flex block group size:    16
Filesystem created:       Wed Sep 23 18:58:45 2015
Last mount time:          Sun Sep 27 20:59:48 2015
Last write time:          Sun Sep 27 20:59:48 2015
Mount count:              3
Maximum mount count:      -1
Last checked:             Wed Sep 23 18:58:45 2015
Check interval:           0 (<none>)
Lifetime writes:          83 MB
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
Journal inode:            8
Default directory hash:   half_md4
Directory Hash Seed:      b7e87d5f-01a5-4e06-9d14-723d1c050b35
Journal backup:           inode blocks

④、dumpe2fs -h [DEVICE]：查看超級塊信息

五、文件系統檢測工具

因爲系統在運行時誰也說不許啥時硬件或者是電源會有問題，因此『死機』多是不免的狀況(不論是硬件仍是軟件)。如今咱們知道文件系統運行時會有硬盤與內存數據異步的情況發生，所以莫名其妙的死機很是可能致使文件系統的錯亂。此時就須要文件系統檢測工具進行修復。

fsck: File System CheCk

fsck.FS_TYPE [DEVICE]

fsck -t FS_TYPE [DEVICE]

-a: 自動修復錯誤

-r: 交互式修復錯誤

-c：顯示修復的詳細進度

-f：強制修復

Note: FS_TYPE必定要與分區上已經文件類型相同；

[root@wlw ~]# fsck -C -f -t ext4 /dev/sda4
fsck from util-linux-ng 2.17.2
e2fsck 1.41.12 (17-May-2010)
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
Pass 2: Checking directory structure                                  
Pass 3: Checking directory connectivity
Pass 4: Checking reference counts
Pass 5: Checking group summary information                            
/dev/sda4: 11/1311184 files (0.0% non-contiguous), 126320/5243962 bloc

e2fsck：ext系列文件專用的檢測修復工具

-y：自動回答爲yes;

-f：強制修復；

[root@wlw ~]# e2fsck -y -f /dev/sda4
e2fsck 1.41.12 (17-May-2010)
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
Pass 2: Checking directory structure
Pass 3: Checking directory connectivity
Pass 4: Checking reference counts
Pass 5: Checking group summary information
/dev/sda4: 11/1311184 files (0.0% non-contiguous), 126320/5243962 blocks

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