自學Linux Shell8.1-linux文件系統概述及操做

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8.1-linux文件系統概述及操做

1. linux支持的文件系統

• Windows經常使用的分區格式有三種，分別是FAT1六、FAT3二、NTFS格式
• Linux支持的文件系統：NFS、MINIX、MS-DOS和ext2，日誌文件系統：ext三、ext四、JFS、ReiserFS和XFS，同時還有加密文件系統（CFS）和虛擬文件系統（/proc）

1.1 基本文件系統

Ext：
extended filesystem擴展文件系統。
使用虛擬目錄來操做硬件設備，在物理設備上按定長的塊來存儲數據。
ext文件系統採用索引節點的系統來存放虛擬目錄中所存儲的文件信息。索引節點系統在每一個物理設備中建立一個單獨的表(索引節點表)才存儲這些文件。
存儲在虛擬目錄中的每個文件在索引節點表中都有一個條目。
linux經過惟一的數值(索引節點號)來引用索引節表中的每一個索引節點，這個值是建立問價時候由文件系統分配的。
文件系統時經過索引節點號而不是文件全名及路徑來標識文件。

Ext2：
Ext2是GNU/Linux系統中標準的文件系統。extended filesystem擴展文件系統。
這是Linux中使用最多的一種文件系統，它是專門爲Linux設計的，擁有極快的速度和極小的CPU佔用率。
Ext2既能夠用於標準的塊設備(如硬盤)，也被應用在軟盤等移動存儲設備上。

1.2 日誌文件系統

日誌式文件系統（Journal File System),爲linux系統增添了一層安全性。

• 以前是先將數據直接寫入存儲設備再更新索引節點表
• 如今是先將文件的更改寫入到臨時文件(就是日誌)中，以便有須要時回溯追蹤
  且當在某個過程當中斷時，系統能夠根據這些記錄直接回溯並重整被中斷的部分，重整速度至關快。
  

linux系統普遍使用3中日誌系統方法（數據模式>有序模式>回寫模式）：

• 數據模式：索引節點和文件都會被寫入日誌；丟失數據風險低，但性能差(安全性好，速度最慢，每次寫兩次數據，第一次寫入日誌，第二次寫入真正的存儲設備)
• 有序模式：只有索引節點會被寫入日誌，但只有數據成功寫入後才刪除；在性能和安全性之間區中
• 回寫模式：只有索引節點會被寫入日誌，但不控制文件數據什麼時候寫入；丟失數據風險高，但仍然比不用日誌好

Ext3：
Ext3是Ext2的下一代，也就是保有Ext2的格式之下再加上日誌功能。
Ext3是如今幾乎全部linux發行版默認的文件系統。
Ext3採用和Ext2相同的索引節點表結構，可是給每一個存儲設備增長了一個日誌文件，以便將準備寫入存儲設備的數據先寫入日誌。
Ext3默認狀況下采用有序模式。
缺點:
    Ext3文件系統沒法恢復誤刪的文件。
    Ext3文件系統沒有任何內建的數據壓縮功能。
    Ext3文件系統不支持加密
Ext4：
Ext4大多數流行的liunx發行版系統默認採用，好比Ubantu
Ext4文件系統支持數據壓縮和加密。
Ext4文件系統支持一個稱做區段的特性，在索引節點表中節省了一些空間。
Ext4文件系統引進了塊預分配技術。

Reiser：

Reiser文件系統，2001年
Reiser文件系統只支持回寫日誌模式。
Reiser文件系統引進2個特性：  能夠在線調整已有文件系統的大小  和 尾部壓縮技術。
JFS：
JFS文件系統只有在IBM linux系統使用。
JFS文件系統採用有序日誌模式。
XFS：
XFS文件系統採用回寫日誌模式。
XFS文件系統容許在線調整已有文件系統的大小，可是XFS文件系統只能擴大不能縮小。

1.3 寫時複製文件系統Copy-On-Write

• COW技術利用快照兼顧了安全性和性能。
• 若是要修改數據會使用克隆或可寫快照。
• 修改過的數據並不會直接覆蓋當前數據，而是被放入文件系統中的另外一個位置上，即使數據修改已經完成以前的數據也不會被重寫
  （這樣的好處是一旦系統忽然斷電，重啓以後不須要作Fsck）
• 最流行的cow是Btrf 和 ZFS

ZFS系統：
2005年研發，OpenSolaris操做系統使用
最大缺點：沒有GPL許可

Btrf 系統：
btrfs在Reiser4的諸多特性的基礎上作了可靠性改進。
OpenSUSE Linux發行版將btrfs最爲默認文件系統。

2. linux文件系統的操做

2.1 建立分區

什麼是分區？
分區是將一個硬盤驅動器分紅若干個邏輯驅動器，分區是把硬盤連續的區塊當作一個獨立的磁硬使用。分區表是一個硬盤分區的索引,分區的信息都會寫進分區表。

爲何要有多個分區？

• 防止數據丟失：若是系統只有一個分區，那麼這個分區損壞，用戶將會丟失所的有數據。
• 增長磁盤空間使用效率：能夠用不一樣的區塊大小來格式化分區，若是有不少1K的文件，而硬盤分區區塊大小爲4K，那麼每存儲一個文件將會浪費3K空間。
                           這時須要取這些文件大小的平均值進行區塊大小的劃分。
• 數據激增到極限不會引發系統掛起：將用戶數據和系統數據分開，能夠避免用戶數據填滿整個硬盤，引發的系掛起。

分區類型 ：

• 主分區：總共最多隻能分4個 ，主分區能夠直接格式化
• 擴展分區：只能有1個，也算主分區的一種，也就是說主分區+擴展分區最多隻能有4個，可是擴展分區不能存儲數據和格式化，必須再劃分爲邏輯分區纔可用 
• 邏輯分區：邏輯分區是在擴展分區中劃分的，若是是IDE硬盤，Linux最多支持59個邏輯分區，若是是SCSI硬盤，Linux最多支持11個邏輯分區

 

 fdisk工具的操做界面：

 fdisk命令提示符下可使用(經常使用)：

• m ：顯示菜單和幫助信息
• a ：活動分區標記/引導分區
• d ：刪除分區
• l ：顯示分區類型
• n ：新建分區
• p ：顯示分區信息
• q ：退出不保存
• t ：設置分區號
• v ：進行分區檢查
• w ：保存修改
• x ：擴展應用，高級功能

 sudo fdisk /dev/sda1  

這塊硬磁還沒有分區，按"n"鍵新建一個分區。

 出現兩個菜單e表示擴展分區，p表示主分區
 按"p"鍵出現提示："Partition number (1-4): "選擇主分區號
 輸入"1"表示第一個主分區。

這樣一個主分區就分好了。
接下來分第二個主分區，把剩餘空間都給第二個主分區。
按"n"
鍵新增一個分區
按"p"鍵設爲主分區
輸入"2"把主分區編號設爲2
按兩下回車把剩餘空間分給第二個主分區。
按"p"鍵打印分區表

而後經過w將更改保存在存儲設備上面。

3. 建立文件系統

 在將數據存儲到分區以前，必須將某種文件系統對其進行格式化，這樣linux才能使用它。每種文件系統類型都用本身的命令行程序來格式化分區。
 爲分區建立了文件系統以後，下一步是將它掛載到虛擬目錄下的某個掛載點，這樣就能夠將數據存儲在新文件系統中了。

mkfs -t fstype /dev/part

• mkfs -t ext4   =    mkfs.ext4   =   mke2fs -t ext4
• mkfs -t ext3   =   mkfs.ext3    =   mke2fs -j   =  mke2fs -t ext3
• mkfs -t ext2   =    mkfs.ext2   =   mke2fs      =  mke2fs -t ext2

mke2fs [-b block大小] [-i inode大小] [-L 標頭] [-cj] 裝置
選項與參數：

• -b ：能夠配置每一個 block 的大小，目前支持 1024, 2048, 4096 bytes 三種；
• -i ：多少容量給予一個 inode 呢？
• -c ：檢查磁盤錯誤，僅下達一次 -c 時，會進行快速讀取測試；
          若是下達兩次 -c -c 的話，會測試讀寫(read-write)，會很慢～
• -L ：後面能夠接標頭名稱 (Label)，這個 label 是有用的喔！e2label命令介紹會談到～
• -j ：原本 mke2fs 是 EXT2 ，加上 -j 後，會主動加入 journal 而成爲 EXT3。

要想知道某個文件系統工具是否可用，使用type命令

以上表示btrfs文件系統不存在，ext2 ext3 存在。

tune2fs是調整和查看ext2/ext3文件系統的文件系統參數，Windows下面若是出現意外斷電死機狀況，下次開機通常都會出現系統自檢。
Linux系統下面也有文件系統自檢，並且是能夠經過tune2fs命令，自行定義自檢週期及方式。

參數		用途
-l		顯示文件系統超級塊信息
-L label		從新設定卷標
-m		調整預留給管理使用的塊所佔據整體空間比例
-r		調整預留給管理使用的塊的個數
-o		設定掛載默認選項
-O		設定文件系統默認特性
-E		調整文件系統的擴張屬性

tune2fs -r 40000 /dev/sdb1 調整/dev/sdb1分區的保留空間爲40000個磁盤塊

tune2fs  -o acl,user_xattr /dev/sdb1 設置/dev/sdb1掛載選項

啓用Posix Access Control Lists和用戶指定的擴展屬性

開機取消自檢:

tune2fs -l /dev/sdb1 | grep -E ‘Maximum mount count:|Check interval’
tune2fs -i 0 -c 0 /dev/sdb1

磁盤分區步驟：

• fdisk /dev/sdb 新建分區
• partprode 更新分區表
• mkfs.ex4 /dev/sdb{1..3}  格式化製做文件系統
• mkdir  /sdb1 建立目錄
• mount /dev/sdb1   /sdb1 掛載

3. 文件系統的檢查與修復 

fsck命令可以檢查和修復大部分類型的Linux文件系統。 

fsck [-t 文件系統] [-ACay] 裝置名稱
選項與參數：

• -t ：如同 mkfs 同樣，fsck 也是個綜合軟件而已！所以咱們一樣須要指定文件系統。
• 不過因爲現今的 Linux 太聰明瞭，他會自動的透過 superblock 去分辨文件系統，所以一般能夠不須要這個選項的囉！請看後續的範例說明。
• -A ：依據 /etc/fstab 的內容，將須要的裝置掃瞄一次。/etc/fstab 於下一小節說明，一般啓動過程當中就會運行此一命令了。
• -a ：自動修復檢查到的有問題的扇區，因此你不用一直按 y 囉！
• -y ：與 -a 相似，可是某些 filesystem 僅支持 -y 這個參數！
• -C ：能夠在檢驗的過程中，使用一個直方圖來顯示目前的進度！

EXT2/EXT3 的額外選項功能：(e2fsck 這支命令所提供)

• -f ：強制檢查！通常來講，若是 fsck 沒有發現任何 unclean 的旗標，不會主動進入細部檢查的，若是您想要強制 fsck 進入細部檢查，就得加上 -f 旗標囉！
• -D ：針對文件系統下的目錄進行優化配置。