Linux磁盘和文件系统管理

1. 设备类型：

1. 块设备（block）：存取单位为块，典型设备磁盘

2. 字符设备（char）:存取单位为字符，典型设备为键盘

2. 设备文件：

1. 关联至一个设备驱动程序，进而能够跟与之对应硬件设备进行通信。

2. 如果存在两个相同型号设备，使用两个设备文件，但可能还会关联到同一个驱动程序

3. 设备文件只有元数据即属性，没有数据内容，属于特殊文件类型

4. 设备号码：

   主设备号：major number, 标识设备类型

   次设备号：minor number, 标识同一类型下的不同设备

3. 硬盘

        1. 组成部分

           track：磁道

           cylinder: 柱面

           secotr: 扇区（512bytes）

           如何分区：按柱面

        2. MBR: Master Boot Record，即硬盘的主引导记录（无法识别2T以后的分区）0磁道0扇区：512bytes。

           446bytes: boot loader引导加载器，是一个程序

           64bytes：分区表

           16bytes: 标识一个分区

           2bytes: 55AA（分区有效标识）

           4个主分区；

           3主分区+1扩展（分区表的展指向）(N个逻辑分区，在Linux从5开始编号)

        3. 硬盘接口类型：

            并行：

                IDE：“Integrated Drive Electronics”电子集成驱动器，把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器，133MB/s

                SCIS：“Small Computer System Interface”（小型计算机系统接口），640MB/s

            串口：

                SATA:（Serial ATA）叫串口硬盘，6Gbps

                SAS:(Serial Attached SCSI)即串行连接SCSI，6Gbps

        4. 磁盘设备的命名标准：

            IDE: /dev/hd（centos5使用）

            SCSI, SATA, SAS, USB: /dev/sd

                             不同设备：a-z

                             /dev/sda, /dev/sdb, …

                             同一设备上的不同分区：1,2, …

                             /dev/sda1, /dev/sda5

1. fdisk命令介绍

1. 概念：用于观察硬盘实体使用情况，也可对硬盘分区。它采用传统的问答式界面，而非类似DOS fdisk的cfdisk互动式操作界面，因此在使用上较为不便，但功能却丝毫不打折扣，对于一块硬盘来讲，最多只能管理15分区。

2. 命令语法及主要选项

1. fdisk [-OPTION] [device…]

           -l：列出指定的外围设备的分区表状况；

           -u：搭配"-l"参数列表，会用分区数目取代柱面数目，来表示每个分区的起始地址；

fdisk的子命令的管理功能，如下图所示

                        其中常用命令是：

                        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

                        m: 获取帮助

                        l: 列表所分区id

                        t: 调整分区id                

1. fdisk的分区功能详解

1. 创建主分区（最后使用w保存退出）如下图所示：

   

2. 创建逻辑分区（最后使用w保存退出），如下图所示：

   

3. 使得分区生效

1. 使用命令：partx -a /dev/DEVICE或者kpartx -a /dev/DEVICE（note：CentOS 5: 使用partprobe），如下图所示： 



1. 查看是否生效：

   使用命令cat /proc/partitions，如下图所示：

]

1. Linux文件系统类型

1. Minix：Minix是Linux支持的第1个文件系统，该文件系统对用户的限制很多，性能很低。其最大缺点是最大只支持64MB的硬盘分区，现在该文件系统类型已无人使用了。

2. ext2：是Linux使用的,性能很好的文件系统,用于固定文件系统和可活动文件系统。它是作为ext文件系统的扩展而设计的。ext2在Linux所支持的文件系统中,提供最好的性能(在速度和CPU使用方面),简短的说,ext2是Linux的主要文件系统。

3. ext3：是对ext2增加日志功能后的扩展。是RHEL5中默认使用的文件系统类型。它向前、向后兼容ext2，意为ext2不用丢失数据和格式化就可以转换为ext3,ext3也可以转换为ext2 而不用丢失数据(只要重新安装该分区就行了),强烈推荐使用这种文件系统。 

4. ext4（centos6）：为第4代扩展文件系统，是RHEL6中默认使用的文件系统类型，属于典型的日志型文件系统。其特点是保持有磁盘存取记录的日志数据，便于恢复，性能和稳定性更加出色。 

5. btrfs（centos7）：由Oracle于2007年宣布并进行中的COW(copy-on-write式)文件系统。目标是取代Linux目前的ext3文件系统，改善ext3的限制，特别是单一文件大小的限制，总文件系统大小限制以及加入文件校验和特性。加入目前ext3/4未支持的一些功能，例如可写的磁盘快照(snapshots)，以及支持递归的快照(snapshots of snapshots)，内建磁盘阵列（RAID）支持，支持子卷(Subvolumes)的概念，允许在线调整文件系统大小。

6. reiserfs：仍然在完善的带日志文件系统，特别适合小文件的文件系统 

7. jfs：仍然在完善的带日志文件系统，特别适合小文件的文件系统 

8. swap：swap文件系统用于Linux的交换分区。在Linux中，使用整个交换分区来提供虚拟内存，其分区大小一般应是系统物理内存的2倍，在安装Linux操作系统时，就应创建交换分区， 它是Linux正常运行所必需的，其类型必须是swap,交换分区由操作系统自行管理。 

9. 光盘：iso9660：这是一种针对ISO9660标准的CD-ROM文件系统，允许用户在PC、Mac和其他主要计算机平台上读取CD-ROM文件。几乎所有带有CD-ROM的计算机都可以从ISO9660文件系统读取文件。

2. 其他系统文件系统类型

1. Windows：fat32, ntfs

2. Unix: FFS, UFS, JFS2

3. 网络文件系统：NFS, CIFS

4. 集群文件系统：GFS2, OCFS2

5. 分布式文件系统：ceph,                                       

6. moosefs, mogilefs, GlusterFS, Lustre

3. 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

note:根据其是否支持"journal"功能：                             

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

        非日志型文件系统: ext2, vfat

1. 使用mkfs命令创建文件系统（创建文件系统的过程既是格式化分区）

1. mkfs.FS_TYPE /dev/DEVICE （文件系统类型有 ext4,xfs,btrfs,vfat），如下图所示：

   

2. mkfs -t FS_TYPE /dev/DEVICE，如下图所示：

   

2. 使用mke2fs创建文件系统（ext系列文件系统专用管理工具）

1. 相关选项

• -t {ext2|ext3|ext4}：选择文件系统类型

• -b {1024|2048|4096}：指明块大小

• -L 'LABEL'：指定卷标

• -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 #: 为管理人员预留的空间占据的百分比

• -O FEATURE[,…]：启用指定特性

•  -O ^FEATURE：关闭指定特性

2. 使用事例

   

3. 创建交换分区

1. 调整目标分区的id

   

2. 使用命令mkswap创建交换分区

   mkswap [options] device
   

          -L 'LABEL'

   

4. 其他工具

1. blkid:块设备属性信息查看

   blkid [OPTION]… [DEVICE]

         -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

   

2. e2label：管理ext系列文件系统的LABEL

   e2label DEVICE [LABEL] (可以查看和设定label)

   

3. tune2fs：重新设定ext系列文件系统可调整参数的值 

   tune2fs [OPTION]… [DEVICE]

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

            -L 'LABEL'：修改卷标

            -m #：修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；

   

4. dumpe2fs:查看ext系列文件系统的全局信息

   dumpe2fs device

   -h：查看超级块信息

5. fsck：文件系统检查命令(Note: FS_TYPE一定要与分区上已经文件类型相同)

   fsck.FS_TYPE /dev/DEVICE

   fsck -t FS_TYPE /dev/DEVICE

       -a: 自动修复错误（存在风险）

       -r: 交互式修复错误

   

6. e2fsck：ext系列文件专用的检测修复工具