Linux磁盘和文件系统管理

linux磁盘管理

一、Linux设备类型

    硬盘有机械硬盘(HDD)和固态硬盘(SSD)之分。机械硬盘即是传统普通硬盘，主要由：盘片，磁头，盘片转轴及控制电机，磁头控制器，数据转换器，接口，缓存等

    几个部分组成。

    

        机械式硬盘

            track：磁道，存储信息的位置

            cylinder：柱面

            sector：扇区

            MBR：全称为Master Boot Record，即硬盘的主引导记录。硬盘的0柱面、0磁头、1扇区称为主引导扇区（也叫主引导记录MBR），该扇区总共512字节；

                 它由主引导程序、硬盘分区表DPT（Disk Partition table）和分区有效标志。

                 boot loader（主引导程序）：占446bytes

                 Partition table（用来存取分区表）：占64bytes；硬盘中分区有多少以及每一分区的大小都记在其中，其中每16bytes标识一个分区；所以对于早期硬盘

                    （非UEFI）来讲在基于MBR方式管理时一块硬盘最多只能有4个分区；或者3主分区+1扩展（扩展可以使用N个逻辑分区）

                 magic number：占2个字节，对于大端模式处理器该值固定为0*55AA，存为55AA表示前面500个字节是有效的，否则是无效的

                        

                    注意：硬盘单盘容量大于2T，MBR机制无法识别2T及大于2T的硬盘 ，此时需使用GTP机制

                 

二、磁盘接口类型及命名

        1、并行：

            IDE    接口速率：133MB/s

            SCSI    接口速率：640MB/s

        2、串口：相对于并行设备类型速率更高

            SATA：   接口速率： 6Gbp/s

            SAS：     接口速率： 6Gbp/s 

            USB：    接口速率：480MB/s

        3、磁盘命名

            磁盘一般以/dev/DEV_FILE方式命名

            磁盘设备的设备文件命名：

                IDE接口设备：/dev/hd

                SCSI,SATA,SAS,USB等接口设备:/dev/sd

                                   不同设备：/dev/sd[a-z],如：/dev/sda,/dev/sdb….

                       同一设备上的不同分区：1,2,3，…如：/dev/sda1,/dev/sda2,…

                                

三、磁盘分区管理工具：

     1、Linux中的分区的主要管理工具有：fdisk、parted，sfdisk，本文中主要介绍使用fdisk工具。

          注意：使用fdisk工具分区时，对于一块硬盘来讲，最多只能管理15个分区。

     2、fdisk命令：

                   语法命令：fdisk [option] [DEVICE]

                   子命令：m：获取帮助，显示出所有子命令

                            

                           p：print，显示已有分区

                           n：new，创建

                           d：delete，删除

                           w：write，写入磁盘并退出

                           q：quit，放弃更新并退出

                        l：列表分区id

                        t：调整分区id

        查看内核是否已经识别新的分区：    

                        cat /proc/partations，如果内核没有识别，使用下列命令手动通知内核重新读取硬盘分区表

                        partx -a /dev/DEVICE（centos6、7）

                        partprobe[/dev/DEVIC]（centos5）

    

Linux文件系统管理

一、Linux文件系统类型：

        

         1、Linux文件系统：ext2，ext3，ext4，xfs，btrfs，reiserfs，jfs，swap

                    swap：交换分区

                    光盘：iso9660

                    Unix：FFS,UFS,JFS2

                    网络文件系统：NFS,CIFS

                    系群文件系统：GFS2,OCFS2

                    分布式文件系统：ceph，moosefs，mogilefs，GlusterFS，Lustre

              根据其是否支持“journal”功能分为：

                    日志型文件系统：ext3，ext4，xfs….

                    非日志型文件系统：ext2，vfat….

          2、文件系统的组成部分：

                    内核中的模块：ext4,xfs,vfat

                    用户空间的管理工具：mkfs.ext,mkfs.xfs,mkfs.vfat

              Linux的虚拟文件系统：VFS

          3、文件存储结构

                

                  

                            分区的第一个部分是启动区(Boot block)，它主要是为计算机开机服务的。Linux开机启动后，会首先载入MBR，随后MBR从某个硬盘的启动区加载程序。

                    程序负责进一步的操作系统的加载和启动。为了方便管理，即使某个分区中没有安装操作系统，Linux也会在该分区预留启动区。

                    启动区之后的是超级区(Super block)。它存储有文件系统的相关信息，包括文件系统的类型，inode的数目，数据块的数目。

              Inode：Index Node又称文件索引节点，是文件基本信息的存放地（如读写属性、owner等，但不包括文件名）和数据块指针（直接、间接及三级指针）存放地。

                                           节点位图inode bitmap：对应表是每个inode空闲与否的状态信息

                            数据块：文件的具体内容存放地。

                            当查看某个文件时，会先从inode table中查出文件属性及数据存放点，再从数据块中读取数据

                        

               其中文件的inode结构如下（inode里所包含的文件信息可以通过stat filename查看得到）：

                

                            

          4、链接文件：

                硬链接：是给文件一个副本，同时建立两者之间的连接关系。修改其中一个，与其连接的文件同时被修改。

                                                不能对目录进行

                                                不能跨分区进行

                                                指向同一个inode的过个不同路径，创建文件的硬链接即为inode创建新的引用路径，因此会增加其引用计数

                                软链接，也叫符号链接：是对源文件在新的位置建立一个“快捷”，所以，当源文件删除时，符号连接的文件将仅仅

                                                剩下个文件名了，当然删除这个连接，也不会影响到源文件，但对连接文件的使用、引用都是直接调用源文件的。

                                                可以对目录进行

                                                可以跨分区

                                                指向另一个文件的路径，其大小为指向的路径字符串的长度，不增加或减少目标文件inode的引用计数。

二、Linux文件系统相关命令：

           1、创建文件系统：mkfs

                用法：mkfs [-V] [-t fstype] [fs-options] filesys [blocks]

                

                             （1）mkfs.FS_TYPE /dev/DEVICE

                                                ext4

                             （2）mkfs -t FS_TYPE /dev/DEVICE

                      mke2fs：ext系列文件系统专用管理工具

                            -t{ext2|ext3|ext4}

                            -b：{1024|2048|4096}

                            -L：‘LABEL’

                            -j：相当于 -t ext3

                            -i #：为数据空间中每多少个字节创建一个inode;此大小不应该小于block的大小

                            -N #：为数据空间创建个多少个inode

                            -m #：为管理员预留的空间占据的百分比

                            -O FEATURE[，…..]：启用指定特性

                                    -O ^FEATURE：关闭制定特性

                       mkswap：创建交换分区

                            mkswap [OPTION] device

                                    -L ‘LABEL’

                            前提：调整其分区的ID为82

                        blkid：块设备属性信息查看

                        blkid [OPTION]…[DEVIE]

                                -U UUID：根据指定的UUID来查找对应的设备

                                -L LABEL：根据指定的LABEL来查找对应的设备

                        e2label：管理ext系列文件系统的LABEL

                                e2label DEVICE [LABEL]

                        tune2fs：重新设定ext系列文件系统可调整参数的值

                                -l：查看指定文件系统超级块信息：super block

                                -L ‘LABEL’：修改卷标

                                -m #：修改预留给管理员的空间百分比

                                -j：将ext2升级为ext3

                                -O：文件系统属性启用或禁用

                                -o：调整文件系统的默认挂载选项

                                -U UUID：修改UUID号

                        dumpe2fs

                                -h：查看超级块信息

           2、文件系统检测：

                        fsck：file system check

                        fsck.FS_TYPE

                        fsck -t FS_TYPE

                             -a：自动修复

                             -r：交互式修复错误

                        NOTE:FS_TYPE一定要与分区上文件类型相同

                        e2fsck：ext系列文件专用的检测修复工具

                                -y：自动回答为yes

                                -f：强制修复

            3、文件系统的挂载

                    将额外文件系统与根文件系统某现存的目录建立起关联关系，进而使得此目录做为其它访问入口的行为称之为挂载

                解除此关联关系的过程称之为卸载

                把设备关联挂载点：Mount Point

                    

                 挂载命令mount：

                    mount DEVICE MOUNT_POINT

                    mount：通过查看/etc/mtab文件显示当前系统已挂载设备，查看内核追踪到的已挂载的所有设备：cat /proc/mounts

                    mount [-fnrsvw] [-t vfstype] [-o options] device dir

                    device：指明要挂载的设备

                        （1）设备文件：例如/dev/sda5

                        （2）卷标：-L ‘LABEL’：例如-L ‘MYDATA’

                        （3）UUID，-U ‘UUID’：例如-U ‘2029dba3-0402-4eb6-ae7c-dcc0c9e42c05’

                        （4）伪文件系统名称：proc，sysfs，dectmpfs，configfs只需要名字，不需要设备

                     dir：挂载点

                        事先存在：建议使用空目录

                        进程正在使用中的设备无法被卸载

                     常用选项：

                        -t vsftype：指定要挂载的设备上的文件系统类型可省略

                        -r ：readonly，只读挂载；

                        -w：read and write，读写挂载

                        -n：不更新/etc/mtab

                        -a：自动挂载所有支持自动挂载的设备（定义在了/etc/fstab文件中，且挂载选项中有“自动挂载功能”）

                        -L ‘LABEL’：以卷标指定挂载设备

                        -U ‘UUID’：以UUID指定挂载设备

                        -B，–bind：绑定目录到另一个目录上

                        -o options:（挂载文件系统的选项）

                            async：异步模式

                            sync：同步模式（数据可靠性高，性能差）

                            atime/noatime：包含目录和文件

                            diratime/nodiratime：目录的访问时间戳

                            auto/noauto：是否支持自动挂载

                            exec/noexec：是否支持将文件系统上应用程序运行为进程

                            dev/nodev：是否支持在此文件系统上使用设备文件

                            suid/nosuid：

                            remount：重新挂载

                            ro：

                            rw：

                            user/nouser：是否允许普通用户挂载此设备

                            acl：启用此文件系统上的acl功能（centos6默认关闭，centos7默认启用）

                                注意：上述选项可多个同时使用，彼此使用逗号分隔

                                默认挂载选项：defaults

                                    rw，suid，dev，exec，auto，nouser，and async

                 挂载交换分区

                    启用：swapon

                        swapon [OPTION]….[DEVICE]

                                -a：激活所有的交换分区

                                -p：PRIORITY：指定优先级

                     禁用：swapoff  [OPTION]….[DEVICE]

            4、文件系统的卸载

                 卸载命令：umount DEVICE

                           umount MOUNT_POINT

                 查看正在访问指定文件系统的进程

                        fuser -v MOUNT_POINT

                 终止所有正在访问指定的文件系统的进程

                        fuser -km MOUNT_POINT

            5、文件系统相关的查看命令

                内存空间使用状态

                    free [OPTIONG]

                        -m：以MB为单位

                        -g：以GB为单位

                文件系统空间占用等信息的查看工具

                        df：

                            -h：human-readable

                            -i：inodes instead of blocks

                            -P：以POSIX兼容的格式输出

                查看某目录总体空间占用状态

                        du：

                        du[OPTION]…DIR

                            -h：human-readable

                            -s：summary

            6、文件挂载的配置文件

               文件挂载的配置文件/etc/fstab

                        

                    每行定义一个要挂载的文件系统：

                    要挂载的设备或伪文件系统    挂载点    文件系统类型    挂载选项    转储频率    自检次序

                       要挂载的设备或伪文件系统：

                            设备文件、LABEL(LABEL=" ") 、UUID(UUID=" ")、伪文件系统名称（proc、sys）

                       挂载选项：

                            defaults

                        转储频率：

                            0：不做备份

                            1：每天转储

                            2：每隔一天转储

                        自检次序：

                            0：不自检

                            1：首先自检；一般只有rootfs才用1