LINUX磁盘及文件系统管理

• cpu，Memory（RAM），I/O

• I/O：Disks，Entercard

   Disks：持久存储数据

      接口类型：

       IDE(ata)：并口，133MB/s

       SCSI：并口，Ultrascsl320，320MB/S，UltraSCSI640，640MB/S

       STAT：串口，6gbps

       SAS：串口，6gbps

       USB：串口，480MB/s

    硬盘：机械硬盘，固态硬盘。

      机械硬盘：

        track：磁道

        sector：扇区，512bytes

        cylinder：柱面

           分区划分基于柱面

        平均寻道时间：

          5400rpm，7200rpm，10000rpm，15000rpm

• linux的哲学思想：一切皆文件

设备类型：

    块(block)：随机访问，数据交换单位是“块”；

    字符(character):线性访问，数据交换单位是“字符”；

    设备文件：FHS   /dev

设备文件：关联至设备的驱动程序；设备的访问入口；

    设备号：

    major：主设备号，区分设备类型；用于表明设备所需要的驱动程序；

    minor：次设备号，区分同种类型下的不同的设备；是特定设备的访问入口；

  mknod命令：make block or characterspecial files创建设备文件

  mknod[OPTION]…NAME TYPE [MAJOR MINOR]

            -m MODE:创建后的设备文件的访问权限；

设备文件名：ICANN

磁盘：

    IDE：/dev/hd[a-z]

        例如：/dev/hda，/dev/hdb

    SCSI,STAT,USB,SAS:/devsd[a-z]

    分区：

    /dev/sda#:(如/dev/sda1,/dev/sda2)

    注意：CentOS 6和7统统将硬盘设备文件标识为/dev/sd[a-z]#

    引用设备的方式：

        设备文件名

        卷标

        UUID

磁盘分区：MBR,GPT

    MBR：0 sector（Master Boot Record）主引导记录

        分为三部分：

        446bytes：bootloader，程序，引导启动操作系统的程序；

        64bytes：分区表，每16bytes标识一个分区，一共只能有四个分区；

            4分区

            3主1扩展：

                n逻辑分区

        2bytes：MBR区域的有效性标识；55AA为有效；

    主分区和扩展分区的标识：1-4

    逻辑分区：5+

• fdisk命令：

    1、查看磁盘的分区信息：

        fdisk -l[-u][device…]：列出指定磁盘设备上的分区情况

    2、管理分区

        fdisk device

        fdisk提供了一个交互式接口来管理分区，他有许多子命令分别用于不同的管理功能；所有的操作均在内存中完成，没有直接同步到磁盘；直到使用w命令保存到磁盘上；

            常用命令：

        n:创建新分区

        d:删除已有分区

        t:修改分区类型

        l:查看所有已知id

        w:保存并退出

        q:不保存退出

        m:查看帮助信息

        p:显示现有分区信息

            注意:在已有分区并且已经挂载其中某个分区的磁盘设备上创建的新分区，内核可能创建完成后无法直接识别；

        查看：cat /proc/partitions

        通知内核强制重读磁盘分区表：

        CentOS 5：partprobe[device]

        CentOS 6/7：partx，kpartx

          partx -a[device]

         kpartx -af[device]

        分区创建工具：parted，sfdisk；

• 创建文件系统：

    格式化：低级格式化(分区之前进行，划分磁道)、高级格式化(分区之后对分区进行，创建文件系统)

        元数据区：

            文件元数据：inode(index node)

                大小，权限、属主属组、时间戳、数据块指针

            符号链接文件：存储数据指针的空间当中存储的是真实文件的访问路径；

            设备文件：存储数据指针的空间当中存储的是设备号(major，minor)；

        bitmap index：位图索引

    VFS：Virtual File System

        Linux的文件系统：ext2，ext3，ext4，xfs，relserfs，btrfs

        光盘：iso9660

        网络文件系统：nfs，cifs

        集群文件系统：gfs2，ocfs2

        内核及分布式文件系统：ceph

        windows的文件系统：vfat，ntfs

        伪文件系统：proc，sysfs，tmpfs，hugepagefs

        Unix的文件系统：UFS，FFS,JFS

        交换文件系统关凯

        用户空间的分布式文件系统：mogilefs，moosefs，glusterfs

• 文件系统管理工具：

        创建文件系统

            mkfs

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

        检测及修复文件系统工具

            fsck

                fsck.ext2，fsck.ext3，…

        查看其属性的工具

            dumpe2fs，tune2fs

        调整文件系统特性：

            tune2fs

• ext系列文件系统的管理工具：

        mkfs.ext2，mkfs.ext3，mkfs.ext4

        mkfs -t ext2 = mkfs.ext2

        ext系列文件系统管理工具:mke2fs

            mke2fs[OPTION] device

                -t{ext2|ext3|ext4}：指明要创建的文件系统类型

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

                -b{1024|2048|4096}：指明文件系统block大小；

                -L LABEL：指明卷标；

                -j：创建有日志功能的文件系统ext3；

                    mke2fs -j = mak2fs -t ext3 = mkfs -t ext3 =mkfs.ext3

                -i#:bytes-per-inode,指明inode与字节的比率；即每多少个字节创建1个inode

                -N#：直接指明要给此文件系统创建的inode的数量；

                -m#：指定预留的空间，百分比；

                -O[^]FEATURE：以指定的特性创建目标文件系统；

• e2label命令：卷标的查看与设定

        查看：e2label device

        设定：e2label device LABEL

• tune2fs命令：查看或修改ext系列文件系统的某些属性

        adjust tunable filesystem parameters on ext2/ext3/ext4/ filesystems；

        注意：块大小创建后不可修改；

        tune2fs[OPTIONS]device

            -l：查看超级快的内容；

            修改指定文件系统的属性：

            -j：ext2 –>ext3；

            -L LABEL：修改卷标；

            -m #:调整预留空间百分比；

            -O[^]FEATURE：开启或关闭某种特性；

            -o[^]mount_options：开启或关闭某种默认挂载选项

                acl

                ^acl

• dumpe2fs命令：显示ext系列文件系统的属性信息

        dumpe2fs [-h] device

    用于实现文件系统检测的工具

        因进程意外终止或系统崩溃等原因导致定稿操作非正常终止时，可能会造成文件损坏；此时，应该检测并修复文件系统；建议，离线进行；

        ext系列文件系统的专用工具：

            e2fsck：check a Linux ext2/ext3/ext4/ file systems

                -y：对所有问题自动回答为yes；

                -f：及时文件系统处于clean状态，也要强制进行检测；

            fsck：check and repalr a Linux file system

                -t fstype：指明文件系统类型；

                -a：无需交互而自动修复所有错误；

                -r：交互式修复；

    CentOS 6如何使用xfs文件系统：

        #yum -y install xfsprogs

•   blkid命令：

        blkid device

        blkid -L LABEL:根据LABEL定位设备

        blkid -U UUID：根据UUID定位设备

• swap文件系统：

        Linux上的交换分区必须使用独立的文件系统；

            且文件系统的System ID必须为82；

        创建swap设备：mkswap命令

            mkswap[OPTION]device

                -L LABEL:指明卷标

                -f：强制

    Windows无法识别Linux的文件系统；因此，存储设备需要两种系统之间交叉使用时，应该使用windows和Linux同事支持的文件系统：fat32（vfat）；

    文件系统的使用：

        首先要“挂载”：mount命令和umount命令

        根文件系统之外的其他文件系统要想能够被访问，都必须通过“关联”至根文件系统上的摸一个目录来实现，此关联操作即为“挂载“；此目录即为”挂载点“；

            挂载点：mount_point，用于作为另一个文件系统的访问入口；

                (1)事先存在；

                (2)应该使用未被其他进程使用的目录；

                (3)挂载点下原有的文件将会被隐藏；

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

            命令选项：

                -r：readonly，只读挂载；

                -w：read and write，读写挂载；

                -n：默认情况下，设备挂载或卸载的操作会同步更新至/etc/mtab文件中；-n禁用

                -t vfstype：指明要挂载的设备上的文件系统的类型；多数情况下可以省略，此时mount会通过blkld来判断要挂载的设备的文件系统类型；

                -L LABEL：挂载以卷标的方式指明设备；mount -L LABEL dir

                -U UUID：挂载时以UUID的方式指明设备；mount -U UUID dir

            -o options：挂载选项

                sync/async：同步/异步操作；

                atime/noatime：文件或目录再被访问时是否更新其访问时间戳；

                diratime/nodiratime：目录再被访问时是否更新其访问时间戳；

                remount：重新挂载；

                acl：支持使用facl功能；

                    #mount -o acl device dir

                    #tune2fs -o acl device

                ro：只读

                re：只写

                dev/nodev：此设备上是否允许创建设备文件；

                exec/noexec；是否允许运行此设备上的程序文件；

                auto/noauto：

                user/nouser:是否允许普通用户挂载此文件系统；

                suid/nosuid:是否允许程序文件上的suid和sgid特殊权限生效；

                defaults：Use default options：rw，suid，dev，exec，auto，nouser， async，and relatime。

    一个使用技巧：可以实现将目录绑定至另一个目录上，作为其临时访问入口；

        mount –bind 源目录 目标目录

    查看当前系统所有以挂载的设备：

        # mount

        # cat /etc/mtab

        # cat /proc/mounts

    挂载光盘

        mount -r /dev/cdrom mount_point

        光盘设备文件：/dev/cdrom，/dev/dvd

    挂载U盘：

        事先识别U盘的设备文件；

    挂载本地的回环设备：

        #mount -o loop /PATH/TO/SOME_LOOP_FILE MOUNT_POINT

• umount命令：umount device|dir

    注意：正在被进程访问到的挂载点无法被卸载；

        查看被那个或哪些进程所占用；

            #lsof MOUNT_POINT

            #fuser -v MOUNT_POINT

        终止所有正在访问某挂载点的进程：

            #fuser -km MOUNT_POINT

• 交换分区的启用和禁用：

        创建交换分区的命令：mkswap

        启用：swapon

            swapon[OPYION][DEVICE]

                -a：定义在/etc/fstab文件中的所有swap设备；

        禁用：swapoff

            swapoff DEVICE

    设定除根文件系统以外的其他文件系统能够开机时自动挂载：/etc/fstab文件

每行定义一个要挂载的文件系统及相关属性：

        6个字段：

            (1)要挂载的设备：

                设备文件

                LABEL

                UUID

                伪文件系统：如sysfs，proc，tmpfs等

            (2)挂载点

                swap类型的设备的挂载点为swap；

            (3)文件系统类型；

            (4)挂载选项

                defaults：使用默认挂载选项；

                如果要同时指明多个挂载选项，彼此间以逗号分隔；

                defaults，acl，noatime，noexec

            (5)转储频率

                0：从不备份；

                1：每天备份；

                2：每隔一天备份；

            (6)自检次序

                0：不自检；

                1：首先自检，通常只能是根文件系统可用1；

                2：次级自检

                …

            mount -a：可自动挂载定义再次文件中的所支持自动挂载的设备；

• 两个命令：df和du

        df命令：

            df[OPTION]…[FILE]…

                -l:仅显示本地文件的相关信息；

                -h:human-readable

                -i:显示inode的使用状态而非blocks

        do命令：

            do[OPTION]…[FILE]…

                -s：sumary

                -h：human-readable