磁盤級文件系統管理

Linux磁盤及文件系統管理

硬盤介紹

1.硬盤的接口類型  讀寫速度

IDE(ata)：並口，133MB/s

SCSI：並口，Ultrascsi320, 320MB/S, UltraSCSI640, 640MB/S

SATA：串口，6gbps

SAS：串口，6gbps

USB：串口，480MB/s

2.每一種硬盤接口接的硬盤數量：

                             並口：同一線纜能夠接多塊設備；

                            IDE：兩個，主，從

                            SCSI：寬帶：16-1    窄帶：8-1

                            串口：同一線纜只能夠接一個設備；

3.硬盤：機械硬盤，固態硬盤；

機械硬盤：track：磁道      sector：扇區，512bytes    cylinder：柱面  分區劃分基於柱面：

4.平均尋道時間：5400rpm, 7200rpm, 10000rpm, 15000rpm

Linux的哲學思想：一切皆文件-------設備文件

設備類型：

塊(block)：隨機訪問，數據交換單位是「塊」；

字符(character)：線性訪問，數據交換單位是「字符」；

設備文件：FHS  /dev     設備文件：關聯至設備的驅動程序；設備的訪問入口；

設備號：major：主設備號，區分設備類型；用於標明設備所須要的驅動程序；

minor：次設備號，區分同種類型下的不一樣的設備；是特定設備的訪問入口；

mknod命令：make block or character special files  建立設備文件的命令

mknod  [OPTION]...  NAME  TYPE  [MAJOR  MINOR]

-m MODE：建立後的設備文件的訪問權限；

舉例：mknod -m 755 www b 5 1

磁盤的標識：

IDE： /dev/hd[a-z]   例如：/dev/hda, /dev/hdb

SCSI, SATA, USB, SAS: /dev/sd[a-z]

分區標識：/dev/sda#：  /dev/sda1, ...

注意：CentOS 6和7通通將硬盤設備文件標識爲/dev/sd[a-z]#

引用設備的方式：設備文件名    卷標     UUID

磁盤分區表：MBR， GPT   

磁盤分區表介紹-----MBR

MBR：0 sector 在磁盤的第0號扇區 Master Boot Record

分爲三部分：

第一部分：446bytes：bootloader, 程序，引導啓動操做系統的程序；

第二部分：64bytes：分區表，每16bytes標識一個分區，一共只能有4個分區；

          4主分區   3主1擴展：   n邏輯分區   

第三部分：2bytes：MBR區域的有效性標識；55AA爲有效；

主分區和擴展分區的標識：1-4     邏輯分區：5+

課外做業：GPT

      在使用fdisk創建分區時，咱們最大隻能創建2TB大小的分區，若是你的磁盤(陣列)大於2TB，只能經過劃分多個分區的方法才能充分利用磁盤容量，但對於使用大於2TB分區(好比5TB的分區)的朋友就會遇到問題了，要突破這個限制；咱們先來了解下MBR(Master Boot Record)和GPT(GUID Partition Table).

GPT分區方法：

1.  parted /dev/sda  選擇分區的磁盤

2.  mklabel  gpt 將MBR磁盤格式化爲GPT

3.  mkpart primary 0 100  建立一個100M主分區

4.  mkpart primary 0  -1  將整塊磁盤分紅一個分區

5.  print 打印當前分區  而後quit退出  

注：mklabel msdos 將GPT磁盤轉化成爲MBR磁盤

分區建立工具：parted是GPT使用, sfdisk爲ext系列硬盤使用；

磁盤分區

fdisk命令：

一、查看磁盤的分區信息：

fdisk -l [-u] [device...]：列出指定磁盤設備上的分區狀況；

二、管理分區  fdisk  device

fdisk提供了一個交互式接口來管理分區，它有許多子命令，分別用於不一樣的管理功能；全部的操做均在內存中完成，沒有直接同步到磁盤；直到使用w命令保存至磁盤上；

                經常使用命令：

n：建立新分區

d：刪除已有分區

t：修改分區類型

l：查看全部已經ID

w：保存並退出

q：不保存並退出

m：查看幫助信息

p：顯示現有分區信息

注意：在已經分區而且已經掛載其中某個分區的磁盤設備上建立的新分區，內核可能在建立完成後沒法直接識別；

查看內核有沒有識別分區：cat  /proc/partitions

通知內核強制重讀磁盤分區表：CentOS 5：partprobe [device]

   CentOS 6,7：partx -a [device]  或者  kpartx -af [device]

建立文件系統mkfs工具使用介紹

1.  數據以及文件系統類型介紹

建立文件系統：格式化：低級格式化（分區以前進行，劃分磁道）、高級格式化（分區以後對分區進行，建立文件系統）

文件系統裏元數據區，數據區

元數據區：文件元數據：inode (index node)大小、權限、屬主屬組、時間戳、數據塊指針

符號連接文件：存儲數據指針的空間當中存儲的是真實文件的訪問路徑；

設備文件：存儲數據指針的空間當中存儲的是設備號（major, minor）；

連接文件：訪問同一個文件不一樣路徑；

      硬連接：指向同一個inode的多個文件路徑；

  特性：(1) 目錄不支持硬連接；

        (2) 硬連接不能跨文件系統； 

(3) 建立硬連接會增長inode引用計數；       建立：ln  src  link_file

     符號連接：指向一個文件路徑的另外一個文件路徑；

  特性：

        (1) 符號連接與文件是兩人個各自獨立的文件，各有本身的inode；對原文件建立符號連接不會增長引用計數；

        (2) 支持對目錄建立符號連接，能夠跨文件系統；

(3) 刪除符號連接文件不影響原文件；但刪除原文件，符號指定的路徑即不存在，此時會變成無效連接；  注意：符號連接文件的大小是其指定的文件的路徑字符串的字節數；

建立：ln -s  src link_file

1.1  VFS: Virtual File System

Linux的文件系統: ext2(無日誌功能), ext3, ext4, xfs, reiserfs, btrfs

光盤：iso9660

網絡文件系統：nfs, cifs

集羣文件系統：gfs2, ocfs2

內核級分佈式文件系統：ceph

windows的文件系統：vfat, ntfs

僞文件系統：proc, sysfs, tmpfs, hugepagefs

Unix的文件系統：UFS， FFS， JFS

交換文件系統：swap

用戶空間的分佈式文件系統：mogilefs, moosefs, glusterfs

2. 文件系統管理工具mkfs  文件系統驅動：由內核提供

                    文件系統箮理工具：由用戶空間的應用程序提供

2.1 建立文件系統的工具mkfs

mkfs.ext2, mkfs.ext3, mkfs.ext4, mkfs.xfs, mkfs.vfat, ...

    ext系列文件系統專用管理工具：mke2fs

mke2fs [OPTIONS]  device

-t {ext2|ext3|ext4}：指明要建立的文件系統類型

mkfs.ext4 = mkfs -t ext4 = mke2fs -t ext4

-b {1024|2048|4096}：指明文件系統的塊大小；

-L LABEL：指明卷標；

-j：建立有日誌功能的文件系統ext3；

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

-i #：bytes-per-inode，指明inode與字節的比率；即每多少字節建立一個Indode; 

-N #：直接指明要給此文件系統建立的inode的數量；

                 -m #：指定預留的空間，百分比；

 -O [^]FEATURE：以指定的特性建立目標文件系統； 

2.2檢測及修復文件系統的工具fsck

fsck.ext2, fsck.ext3, ...

     fsck的做用：因進程意外停止或系統崩潰等 緣由致使定稿操做非正常終止時，可能會形成文件損壞；此時，應該檢測並修復文件系統； 建議，離線進行； 

ext系列文件系統的專用工具：

       e2fsck [OPTIONS]  device

-y：對全部問題自動回答爲yes; 

-f：即便文件系統處於clean狀態，也要強制進行檢測；

-t fstype：指明文件系統類型；fsck -t ext4 = fsck.ext4

-a：無須交互而自動修復全部錯誤；

-r：交互式修復；

2.3查看其屬性的工具

        dumpe2fs, tune2fs

       dumpe2fs命令：顯示ext系列文件系統的屬性信息  dumpe2fs  [-h] device

2.4調整文件系統特性：tune2fs  注意：塊大小建立後不可修改；

tune2fs [OPTIONS] device

-l：查看超級塊的內容；

-j：ext2 --> ext3；修改指定文件系統的屬性：

-L LABEL：修改卷標；

-m #：調整預留空間百分比；

-O [^]FEATHER：開啓或關閉某種特性；

        -o [^]mount_options：開啓或關閉某種默認掛載選項 例如acl（開啓）^acl 關閉

內容補充板塊

1.blkid命令：用來查看塊設備的uuid和label

blkid device

blkid  -L LABEL：根據LABEL定位設備

blkid  -U  UUID：根據UUID定位設備 

2.Windows沒法識別Linux的文件系統； 所以，存儲設備須要兩種系統之間交叉使用時，應該使用windows和Linux同時支持的文件系統：fat32(vfat); 

# mkfs.vfat device

        swap文件系統

Linux上的交換分區必須使用獨立的文件系統；且文件系統的System ID必須爲82；

     1.建立swap設備：mkswap命令

mkswap [OPTIONS]  device

-L LABEL：指明卷標

-f：強制

     2.交換分區的啓用和禁用：

swapon  [OPTION]  [DEVICE]

-a：定義在/etc/fstab文件中的全部swap設備；

禁用：swapoff DEVICE

文件系統的使用：

首先要「掛載」：mount命令和umount命令

什麼是掛載？

        根文件系統這外的其它文件系統要想可以被訪問，都必須經過「關聯」至根文件系統上的某個         目錄來實現，此關聯操做即爲「掛載」；此目錄即爲「掛載點」；

掛載點：mount_point，用於做爲另外一個文件系統的訪問入口；

(1) 事先存在；

(2) 應該使用未被或不會被其它進程使用到的目錄；

(3) 掛載點下原有的文件將會被隱藏；

mount命令：mount  [-nrw]  [-t vfstype]  [-o options]  device  dir

   命令選項：-r：readonly，只讀掛載； 

     -w：read and write, 讀寫掛載； 

      -n：默認狀況下，設備掛載或卸載的操做會同步更新至/etc/mtab文件中；-n用於禁止此特性；

      -t vfstype：指明要掛載的設備上的文件系統的類型；多數狀況下可省略，此時mount會經過blkid來判斷要掛載的設備的文件系統類型；

      -L LABEL：掛載時以卷標的方式指明設備；mount -L LABEL dir

      -U UUID：掛載時以UUID的方式指明設備；mount -U UUID dir

       -o options：掛載選項

   sync/async：同步/異步操做；

                      atime/noatime：文件或目錄在被訪問時是否更新其訪問時間戳；

                              diratime/nodiratime：目錄在被訪問時是否更新其訪問時間戳；

remount：從新掛載； 

acl：支持使用facl功能；

# mount -o acl  device dir 

# tune2fs  -o  acl  device 

ro：只讀 

rw：讀寫 

dev/nodev：此設備上是否容許建立設備文件；

exec/noexec：是否容許運行此設備上的程序文件；

auto/noauto：

user/nouser：是否容許普通用戶掛載此文件系統；

suid/nosuid：是否容許程序文件上的suid和sgid特殊權限生效；

擴展板塊：

1.一個使用技巧：能夠實現將目錄綁定至另外一個目錄上，做爲其臨時訪問入口；

      mount --bind  源目錄  目標目錄

2.查看當前系統全部已掛載的設備：# mount   # cat  /etc/mtab    # cat  /proc/mounts

3.掛載光盤：mount  -r  /dev/cdrom  mount_point

光盤設備文件：/dev/cdrom, /dev/dvd

4.掛載U盤：事先識別U盤的設備文件；

掛載本地的迴環設備：# mount  -o  loop  /PATH/TO/SOME_LOOP_FILE   MOUNT_POINT 

umount命令：umount  device|dir

注意：正在被進程訪問到的掛載點沒法被卸載；

查看被哪一個或哪些進程所佔用：

              # lsof  MOUNT_POINT

      # fuser -v  MOUNT_POINT

       終止全部正在訪問某掛載點的進程：

      # fuser  -km  MOUNT_POINT

              文件系統開機啓動 /etc/fstab文件 

每行定義一個要掛載的文件系統及相關屬性：

            6個字段：

(1) 要掛載的設備：

設備文件；

LABEL

UUID

僞文件系統：如sysfs, proc, tmpfs等

(2) 掛載點 

swap類型的設備的掛載點爲swap；

(3) 文件系統類型；

(4) 掛載選項

defaults：使用默認掛載選項；

若是要同時指明多個掛載選項，彼此間以事情分隔；

defaults,acl,noatime,noexec

(5) 轉儲頻率

0：從不備份；

1：天天備份；

2：每隔一天備份；

(6) 自檢次序

0：不自檢；

1：首先自檢，一般只能是根文件系統可用1；

2：次級自檢

...

mount  -a：可自動掛載定義在此文件中的所支持自動掛載的設備；

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

練習：一、建立一個10G的分區，並格式化爲ext4文件系統； 

(1) block大小爲2048；預留空間爲2%，卷標爲MYDATA；

(2) 掛載至/mydata目錄，要求掛載時禁止程序自動運行，且不更新文件的訪問時間戳；

(3) 可開機自動掛載；

     二、建立一個大小爲1G的swap分區，並啓動之；