淺談Linux磁盤與文件系統管理

    在探討磁盤與文件系統管理前，咱們先簡單瞭解下磁盤結構：1）盤片，即記錄數據的部分，數量與磁頭數相同；2）磁頭， 讀寫盤片上的數據；3）主軸馬達，帶動盤片旋轉，家用級轉速在5400rpm-7200rpm，企業級可達15000rpm；4）扇區，最小的物理存儲單元，大小爲512字節；5）磁道，磁盤旋轉時，磁頭若保持在一個位置上，則每一個磁頭都會在磁盤表面劃出一個圓形軌跡，這些圓形軌跡就叫作磁道（Track）；6）柱面，由不一樣盤片的面，但處於同一半徑圓的多個磁道組成的一個圓柱面（Cylinder）。

    接下來是磁盤分區，所謂磁盤分區，就是標定數據塊兒（blocks）的起止範圍，以便操做系統快速對塊兒內文件數據進行/讀/寫/查等操做。分區的好處是：優化I/O性能、實現磁盤空間配額限制、提升修復速度、隔離系統和程序、安裝多個OS、採用不一樣文件系統等。經常使用的分區命令爲fdisk：

 

-l /dev/sdX 查看指定塊設備的分區信息
/dev/sdX 對指定硬盤修改分區
m: 幫助
o: 建立msdos分區label
n: 建立新的分區
d: 刪除分區
p: 查看當前分區表
a: 添加/取消 啓動標記
t: 轉換分區類型ID
l/L: 顯示分區類型ID表

    注意，操做系統所在的硬盤進行分區操做後須要通知內核重讀分區表信息，centos5/7：partprobe /dev/sdX；centos6：partx -a /dev/sdX（新增分區）/partx -d --nr N /dev/sdX （刪除分區）

    分區完成後須要進行格式化（format）操做，之因此格式化，是由於每種操做系統所設置的文件屬性/權限不一樣，爲了存放這些文件所需的數據，須要格式化分區。在傳統的磁盤與文件系統應用中，一個分區只能被格式化爲一個文件系統，所以可認爲一個文件系統就是一個分區。 但隨着新技術如LVM的發展，多個分區能夠合成一個文件系統，咱們稱呼一個可被掛載的數據爲一個文件系統，而不是一個分區。文件系統格式化命令爲mkfs

mkfs.ext4/xfs /dev/sdX

格式化分區後可在命令行直接敲blkid命令查看全部文件系統名/文件系統類型；在ext系統下可用tune2fs命令查看及修改文件系統

tune2fs -l /dev/sdX 列出指定文件系統的詳細信息，信息來源於超級塊(superblock)

-L 設置label（卷標）

-m 設置預留百分比

-o acl/ ^acl開啓或關閉文件系統ACL功能（盡在centos6中會用到此命令）

    接着咱們討論掛載（mount）。在Linux系統中，一切皆文件，mount命令博大精深。每一個文件系統都有獨立的inode、block、superblock等信息，這個文件系統要可以連接到目錄樹，才能被使用。將文件系統與目錄樹結合的操做咱們稱爲掛載。掛載點必須是目錄，並且是空目錄。若將文件系統掛載到非空目錄下，會暫時隱藏性覆蓋該目錄下的全部文件。以下圖所示，若執行mount /dev/sda6 /命令，會致使整個系統崩潰，只能經過手動按電源按鈕重啓！好在系統作了保護，上述命令無效！

mount：

-a 依照配置文件/etc/fstab中的數據對未被掛載的文件系統進行掛載；

-l 讀/etc/mtab，顯示當前掛載信息；

-n 強制不寫入/etc/mtab，單用戶維護模式經常使用，此時df或mount命令沒法查看新增掛載信息，但可讀/proc/mounts文件獲取；

-L 指定卷標進行掛載；

-o 後接掛載的額外參數，好比帳號、密碼、讀寫權限等

    ro，rw 掛載文件系統成爲只讀，讀寫模式 default--rw

    async，sync 此文件系統是否使用同步寫入（sync）或異步（async）的內存機制，default--async

    auto，noauto 容許/禁止分區以mount -a方式（auto）掛載，default--auto

    dev，nodev 是否容許此分區上可建立設備文件，default--dev

    suid，nosuid 是否容許此分區含有suid/sgid文件格式，default--suid

    exec，noexec 是否容許此分區擁有binary文件，default--exec

    user，nouser 是否容許普通用戶執行mount命令，默認只有root能夠mount，添加user參數後，普通用戶也能mount

    defaults 默認全部默認值

    remount 不卸載的狀況下，可直接更新掛載選項

    acl，noacl （centos6）開啓或關閉acl功能，default--noacl

 umount：卸載設備文件

-f 強制卸載，可用於NFS（網絡文件系統沒法讀到的狀況）

-n 不更新/etc/mtab

注意，當掛載點被佔用（進入掛載點或者被某個進程佔用）時，須要離開文件系統掛載點或者用命令fuser殺死進程後再作umount

fuser 掛載點 查看在指定掛載點上運行的程序，顯示其進程號

-v 詳細查看

-m 遞歸，如不加m，只查看掛載點自身，不查看子目錄

-k 殺死

fuser一般搭配選項 -vmk

    以上對磁盤管理的內容進行了簡單介紹，下面咱們討論Linux文件系統高級管理第一部分：Quota（磁盤配額）。簡而言之，Quota就是對通常用戶進行的限制文件系統使用空間的技術，常如下列3種方式實現

1>限制某一用戶的最大磁盤配額（使用用戶限制）

2>限制某一用戶組可使用的最大磁盤配額（使用用戶附加組限制，常配合sgid命令進行）

3>以link方式使郵件可做爲限制的配額（更改/var/spool/mail路徑）

須要注意的是，quota針對整個文件系統進行限制，例如你的/dev/sda3 掛載在/home下，/home下全部的目錄都會受到限制，具體設置分如下幾個部分

1.限制容量或者文件數量（block或inode）

2.soft/hard（軟限制和硬限制）一般硬限制值略高於軟限制。當用戶可支配額磁盤配額超出軟限制但低於硬限制時，系統啓動寬限期倒計時併發出警告，直到用戶清理數據至soft值如下。若用戶在寬限期未進行任何操做，硬限制值將回落到軟限制值，此時用戶的使用權會被鎖定而沒法新增文件。

ext系列文件系統的quota

1>預配置quota（ext、xfs)（下列操做將會在下次開機後仍然生效）

vim /etc/fstab,在須要開啓quota的文件系統的掛載選項的defaults後加usrquota,grpquota以下

/dev/sda5  /app                    ext4    defaults,usrquota,grpquota        1 0

2>對指定文件系統生成quota數據庫

quotacheck -cugm /app/

3>開啓指定文件系統quota

quotaon /app

在命令行模式下，quota -v 顯示當前用戶本身的quota限額。root身份下，quota -v username用於顯示指定用戶的quota限額，repquota -v /app 顯示指定掛載點全部用戶的quota限額

4>設置普通用戶quota

edquota -u/g username/groupname -u選項指定user，-g指定group

edquota -p usr1 usr2 將usr1的quota設置複製給usr2

xfs文件系統的quota

1>參考ext系列預配置quota

2>直接配置quota選項

xfs_quota -x -c "print" 查看當前系統中全部的xfs文件系統哪些開啓了quota

xfs_quota -x -c "report -ugibh"  查看quota設置

-u 查看用戶的quota設置

-g 查看組的quota設置

-i 查看inode的quota限制

-b 查看block的quota限制 (默認)

-h human-readable

xfs_quota -x -c "state" /app 查看quota狀態，顯示grace time時間

對用戶設置quota

xfs_quota -x -c "limit -u bsoft=30M bhard=40M user1" /app

對用戶組設置quota

xfs_quota -x -c "limit -g bsoft=80M bhard=200M group1" /app

    最後，咱們討論Linux文件系統高級管理第二部分：LVM（邏輯卷管理器），旨在以在線方式彈性調整文件系統容量！並不是在性能與數據保全方面。LVM能夠整合多個物理分區在一塊兒，讓這些分區看起來像一個磁盤同樣，並且這個磁盤容量可變！實現過程大體爲：物理磁盤或分區（未掛載的）-->PV(LVM的物理卷)-->VG（LVM的卷用戶組）-->LV（邏輯卷），具體以下

1.分區或增長新的硬盤

若是是分區，注意用fdisk命令的-t選項將系統標識符改成8e

2.建立物理卷PV

pvscan，查詢系統上有無PV

pvcreate /dev/sdaX

pvdisplay顯示PV狀態

3.建立用戶卷組VG

vgcreate [-s xM]（指定PE大小，默認4M）vgname /dev/sdX

vgscan

vgdisplay [vgname]

4.建立邏輯卷

lvcreate -L xM/G -n lvname vgname

lvscan

lvdisplay [/dev/vgname/lvname]

卸載LVM

1.umount /mnt/lvm

2.lvremove /dev/vgname/lvname

3.vgremove vgmage

4.pvremove /dev/sdX