磁盘管理之文件系统及管理工具

磁盘管理之文件系统及管理工具

   我们在之前的文章中讲到了硬盘的MBR与GPT分区，我们这篇文章来讲一下怎么使用工具对硬盘进行分区，硬盘的分区有什么区别，以及分区的管理。

管理分区
   首先我们来看一下分区。那么什么是分区呢？简单的比喻一下，硬盘就像一个大房子，那么在向房间里放东西（比如家具）之前，它需要有一定的结构，划分出不同大小，不同功能的房间（也就像我们的硬盘要划分出不同的硬盘分区来存放数据）。
     
   centos6 划分分区的单位是：柱面开始结束；centos7 以扇区开始结束。
       
   ID 表示类型（分区场景类型），正常83 ,  扩展（Extended 扩展）5 ，交换分区82。

查看块设备命令：blkid
        

[root@localhost ~]# blkid
/dev/mapper/vg0-var: UUID="7f5db057-b8d7-43cd-b3dc-045b24c6bd23" TYPE="ext4" 
/dev/sda1: UUID="c95af470-1451-408d-9902-ca403c2db569" TYPE="ext4" 
/dev/sda2: UUID="lAXPRM-LRkZ-3Btn-DgMf-XCED-44RA-38xRfz" TYPE="LVM2_member" 
/dev/mapper/vg0-root: UUID="31c728a6-3443-4a20-90b4-05c04be458e1" TYPE="ext4" 
/dev/mapper/vg0-swap: UUID="43ad7eb7-5f24-4180-89e1-8bf557f6da30" TYPE="swap" 
/dev/mapper/vg0-usr: UUID="7ce272b9-6e36-4180-93c8-2fb4ca038e47" TYPE="ext4" 
/dev/sda3: UUID="62d5b227-642e-4b4f-b133-0de62c291be8" TYPE="xfs" 
/dev/sda6: UUID="7be8caf3-12e5-4363-b4f6-3f5c850d52b6" TYPE="swap" 
/dev/sda5: UUID="e9a007df-6175-4187-907e-733407175e99" TYPE="ext4" LABEL="/mnt/sda5"

查看分区：fdisk
     fdisk -l
          查看单个分区
          ]# fdisk -l /dev/sda
    选项：
       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：不保存并退出
       p：显示现有分区信息
这里需要注意的是：在已经分区并且已经挂载其中某个分区的磁盘设备上创建的分区，内核可能在创建完成后无法直接识别。

查看内核已识别的所有分区：

[root@centos7 bin]# cat /proc/partitions 
major minor  #blocks  name
   8        0  209715200 sda
   8        1     204800 sda1
   8        2  104857600 sda2
   8        3    4194304 sda3
   8        4          1 sda4
   8        5   20971520 sda5
  11        0    7587840 sr0

这里如果没有识别你可以使用下面的命令来试试重读分区表：
centos5：partprobe[device]
centos6,7：partx,kpartx
    partx -a [device]
    kpartx -af [device]

[root@centos7 bin]# partx -a /dev/sda
partx: /dev/sda: error adding partitions 1-5
[root@centos7 bin]# partx -a /dev/sda
partx: /dev/sda: error adding partitions 1-6

 
文件系统
    有了分区之后我们是不是就可以直接使用硬盘写入和读取信息了呢？当然不是，分区需要文件系统来支持。那么什么是文件系统？文件系统是操作系统用于明确存储设备或分区上的文件的方 法和数据结构；即在存储设备上组织文件的方法。操作系统 中负责管理和存储文件信息的软件结构称为文件管理系统， 简称文件系统。
    从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组 织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的 系统。具体地说，它负责为用户建立文件，存入、读出、修 改、转储文件，控制文件的存取，安全控制，日志，压缩， 加密等。
    了解到什么是文件系统之后我们需要知道都有什么类型的文件系统，以及我们可以在Linux中使用什么类型的文件系统？一起来看下文件系统类型：
     Linux文件系统: ext2, ext3, ext4, xfs（SGI）, btrfs（ Oracle）, reiserfs, jfs（AIX）, swap
     swap: 交换分区
     光盘：iso9660
     Windows：fat32, ntfs
     Unix: FFS（fast）, UFS（unix）, JFS2
     网络文件系统：NFS, CIFS
     集群文件系统：GFS2, OCFS2（oracle）
     分布式文件系统：ceph, moosefs, mogilefs, glusterfs, Lustre
这么多的文件系统类型我们怎么去加以分类呢？
    文件系统分类：
     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
 
 文件系统管理工具：
       mkfs
 检测修复工具
       fsck
 检查属性工具
       dumpe2fs
 查看内核以装载模块
       lsmod
(装载到内核是看不见模块的，但能正常使用)
 调整文件系统特性
       tune2fs

ext系列文件系统的管理工具：mkfs  （创建）
   mkfs.ext2     mkfs.ext3     mkfs.ext4   向后兼容
   mkfs.ext2没有日志功能
这里要注意：格式化会破坏原有数据  

我们看下下面的例子：（创建ext2格式的文件系统）

[root@localhost ~]# mkfs.ext2 /dev/sda3
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem label=                   （卷标）
OS type: Linux                   （操作系统类型）
Block size=4096 (log=2)              （块大小）
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks   
655776 inodes, 2622361 blocks             （创建了655776个inode，一共有2622361个自盘快）
131118 blocks (5.00%) reserved for the super user  （预留5%给超级管理员）
First data block=0
Maximum filesystem blocks=2688548864            （最大快编号）
81 block groups                       （UI共多少个块组）
32768 blocks per group, 32768 fragments per group    （每个组内有多少个块）
8096 inodes per group                     （每一个group内有多少个inode）
Superblock backups stored on blocks:                  （超级快被备份到··）
32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632
Writing inode tables: done                            
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
This filesystem will be automatically checked every 26 mounts or
180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.

查看对应系统type：

[root@localhost ~]# blkid /dev/sda3
/dev/sda3: UUID="c69362e0-b42e-4b2f-8d45-a8dbd52594b0" TYPE="ext2"

在Centos 6 上默认是不支持xfs文件系统的，需要实现的话要安装xfsprogs；

[root@localhost yum.repos.d]# yum install xfsprogs

安装好软件后我们尝试一下：

[root@localhost yum.repos.d]# mkfs.xfs /dev/sda3
mkfs.xfs: /dev/sda3 appears to contain an existing filesystem (ext4).
mkfs.xfs: Use the -f option to force overwrite.
[root@localhost yum.repos.d]# mkfs.xfs -f /dev/sda3
meta-data=/dev/sda3              isize=256    agcount=4, agsize=655591 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=0
data     =                       bsize=4096   blocks=2622361, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0
log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

[root@localhost yum.repos.d]# blkid /dev/sda3
/dev/sda3: UUID="7c524070-0b4e-4535-a1de-14af31663d16" TYPE="xfs"

    mkfs工具的选项：
       mkfs -t  指定系统类型
       mkfs -t ext2 = mkfs.ext2

ext系列文件系统的专用管理工具：mke2fs
       mke2fs [options] device
       -t {ext2|ext3|ext4}
       mkfs -t ext2 = mkfs.ext2 = mke2fs -t ext2

       -b {1024|2048|4096}  用于指明系统文件系统的块大小
示例：

[root@localhost yum.repos.d]# mke2fs -b 2048 /dev/sda3
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=2048 (log=1)

       -L LABEL :用于指明卷标；
示例：

[root@localhost ~]# mke2fs -t ext4 -L DATA -b 2048 /dev/sda3
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem label=DATA
OS type: Linux
Block size=2048 (log=1)
Fragment size=2048 (log=1)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
657408 inodes, 5244722 blocks
262236 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=543162368
321 block groups
16384 blocks per group, 16384 fragments per group
2048 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
16384, 49152, 81920, 114688, 147456, 409600, 442368, 802816, 1327104, 
2048000, 3981312
Writing inode tables: done                            
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
This filesystem will be automatically checked every 34 mounts or
180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.
/dev/sda3: LABEL="DATA" UUID="80588779-aedc-4f3d-bf94-ed96dba524b6" TYPE="ext4"

       -j ： 创建有日志功能的文件系统ext3
mke2fs -j = mke2fs -t ext3 = mkfs -t ext3 = mkfs.ext3

       -i #: 指定每多少字节准备一个inode

       -N #：直接指明要给此文件系统创建的inode的数量

       -m ：指定为管理人员预留空间所占百分比（默认是5%）
       
        -O FEATURE[,…]：启用指定特性
        -O ^FEATURE：关闭指定特性

e2label命令：查看与设定卷标

[root@localhost ~]# e2label /dev/sda3 DATA
[root@localhost ~]# e2label /dev/sda3
DATA

查看或修改ext系列文件系统的默写属性：tune2fs
       -l ：列出超级块中的内容

[root@localhost ~]# tune2fs -l /dev/sda3
tune2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem volume name:   <none>              （卷标）
Last mounted on:          <not available>     （最近一次挂载）
Filesystem UUID:          8613385e-c75c-429e-a202-a56d0f7d77f2  （UUID）
Filesystem magic number:  0xEF53                  （文件系统类型专用标示）
Filesystem revision #:    1 (dynamic) 
Filesystem features:      ext_attr resize_inode dir_index filetype sparse_super large_file  （已经启用特性）
Filesystem flags:         signed_directory_hash 
Default mount options:    (none)                （默认挂载特性）
Filesystem state:         clean                （状态，clean正常）
Errors behavior:          Continue      
Filesystem OS type:       Linux
Inode count:              655776
Block count:              2622361
Reserved block count:     131118                （预留块数量）
Free blocks:              2575429            （空闲块数量）
Free inodes:              655765             （空闲inode数量）
First block:              0              
Block size:               4096
Fragment size:            4096
Reserved GDT blocks:      640                  （预留给GTD大小）
Blocks per group:         32768                （每一组多少块）
Fragments per group:      32768
Inodes per group:         8096                （每组多少个inode）
Inode blocks per group:   506                   （每一个组有多少个块放置inode）
Filesystem created:       Mon Jul 25 12:14:00 2016
Last mount time:          n/a
Last write time:          Mon Jul 25 12:14:00 2016
Mount count:              0
Maximum mount count:      37
Last checked:             Mon Jul 25 12:14:00 2016
Check interval:           15552000 (6 months)
Next check after:         Sat Jan 21 12:14:00 2017
Reserved blocks uid:      0 (user root)
Reserved blocks gid:      0 (group root)
First inode:              11
Inode size:          256
Required extra isize:     28
Desired extra isize:      28
Default directory hash:   half_md4
Directory Hash Seed:      46401477-d447-4687-b242-426481012bba
        -j：ext2 --> ext3
[root@localhost ~]# tune2fs -j /dev/sda3
tune2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Creating journal inode: done
This filesystem will be automatically checked every 37 mounts or
180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.
/dev/sda3: UUID="8613385e-c75c-429e-a202-a56d0f7d77f2" SEC_TYPE="ext2" TYPE="ext3" 
[root@localhost yum.repos.d]#

           -L：LABEL ：修改卷标
       
           -m #：调整预留空间百分比

[root@localhost ~]# tune2fs -m 2 /dev/sda3
tune2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Setting reserved blocks percentage to 2% (52447 blocks)

           -O：调整属性；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；例如acl
           
显示ext系列文件系统的属性信息：dumpe2fs命令
           dumpe2fs [选项] device

Group 0: (Blocks 0-32767)     
Primary superblock at 0, Group descriptors at 1-1       （主superblock在0）
Reserved GDT blocks at 2-641                     （保留的GDT块在2-641）
Block bitmap at 642 (+642), Inode bitmap at 643 (+643)
Inode table at 644-1149 (+644)                    （inode块位于...）
31612 free blocks, 8085 free inodes, 2 directories       （空间块，空闲inode）
Free blocks: 1156-32767                          (空闲块)
Free inodes: 12-8096                           （可用iNode）

fsck：文件系统检测工具
因进程意外导致崩溃等导致指定操作非正常终止时，可能导致文件损坏；此时应该检测并修复文件系统；但是建议离线进行（即非挂载下进行）
       fsck：check and repair a Linux file system
          检查和修复Linux文件系统
           -t（TYPE）：指明文件系统类型
           fsck -t ext4 = fsck.ext4
           -a：无须交互自动修复所有错误（不建议使用）；
           -r：交互式修复；

ext系列文件系统的专用工具：e2fsck
       e2fsck –>  e2fsck – check a Linux ext2/ext3/ext4 file system
       e2fsck [选项] device
           -y：对所有问题自动回答yes

           -f：强制；即使文件系统处于clean状态，也强制进行检测
示例：

[root@localhost ~]# e2fsck -f /dev/sda3
e2fsck 1.41.12 (17-May-2010)
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes          检查inode，块，大小
Pass 2: Checking directory structure                   检查目录结构
Pass 3: Checking directory connectivity               检查目录链接性
Pass 4: Checking reference counts                      检查引用计数
Pass 5: Checking group summary information      检查簇概要信息 
/dev/sda3: 11/655776 files (0.0% non-contiguous), 79733/2622361 blocks

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systemID必须为82.
      创建swap设备：mkswap
        mkswap [options] device
           -L:指明卷标
           -f：强制
  交换分区的启用和禁用：
      创建交换分区：mkswap
       启用swapon
          swapon [optine] [device]
          -a:所有swap设备
       禁用swapoff
          swapoff device
  交换分区建立、使用：
    1）查看硬盘、分区:

[root@localhost ~]# lsblk
NAME                MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sr0                  11:0    1  3.7G  0 rom  /media/CentOS_6.8_Final
sda                   8:0    0  100G  0 disk 
├─sda1                8:1    0  200M  0 part /boot
├─sda2                8:2    0   60G  0 part 
│ ├─vg0-root (dm-0) 253:0    0   20G  0 lvm  /
│ ├─vg0-swap (dm-1) 253:1    0    2G  0 lvm  [SWAP]
│ ├─vg0-usr (dm-2)  253:2    0   10G  0 lvm  /usr
│ └─vg0-var (dm-3)  253:3    0   20G  0 lvm  /var
├─sda3                8:3    0   10G  0 part 
├─sda4                8:4    0    1K  0 part 
├─sda5                8:5    0   20G  0 part 
├─sda6                8:6    0    2G  0 part 
└─sda7                8:7    0  7.8G  0 part

    2）设置/dev/sda6  

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sda
Command (m for help): t
Partition number (1-7): 6
Hex code (type L to list codes): 82
Command (m for help): p   
Disk /dev/sda: 107.4 GB, 107374182400 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 13054 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x000448b1
   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *           1          26      204800   83  Linux
Partition 1 does not end on cylinder boundary.
/dev/sda2              26        7859    62914560   8e  Linux LVM
/dev/sda3            7859        9164    10489446   83  Linux
/dev/sda4            9165       13054    31246425    5  Extended
/dev/sda5            9165       11776    20980858+  83  Linux
/dev/sda6           11777       12038     2104483+  82  Linux swap / Solaris
/dev/sda7           12039       13054     8160988+  83  Linux
Command (m for help): w
The partition table has been altered!

    3）创建交换分区  /dev/sda6分区

[root@localhost ~]# mkswap /dev/sda6
Setting up swapspace version 1, size = 2104476 KiB
no label, UUID=7be8caf3-12e5-4363-b4f6-3f5c850d52b6
[root@localhost ~]# blkid
/dev/mapper/vg0-var: UUID="7f5db057-b8d7-43cd-b3dc-045b24c6bd23" TYPE="ext4" 
/dev/sda1: UUID="c95af470-1451-408d-9902-ca403c2db569" TYPE="ext4" 
/dev/sda2: UUID="lAXPRM-LRkZ-3Btn-DgMf-XCED-44RA-38xRfz" TYPE="LVM2_member" 
/dev/mapper/vg0-root: UUID="31c728a6-3443-4a20-90b4-05c04be458e1" TYPE="ext4" 
/dev/mapper/vg0-swap: UUID="43ad7eb7-5f24-4180-89e1-8bf557f6da30" TYPE="swap" 
/dev/mapper/vg0-usr: UUID="7ce272b9-6e36-4180-93c8-2fb4ca038e47" TYPE="ext4" 
/dev/sda3: UUID="62d5b227-642e-4b4f-b133-0de62c291be8" TYPE="xfs" 
/dev/sda6: UUID="7be8caf3-12e5-4363-b4f6-3f5c850d52b6" TYPE="swap" 
/dev/sda5: UUID="e9a007df-6175-4187-907e-733407175e99" TYPE="ext4" LABEL="/mnt/sda5"

    4）查看swap；启用所有swap分区；再次查看

[root@localhost ~]# free -h
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3.7G       787M       3.0G       3.4M        72M       317M
-/+ buffers/cache:       397M       3.3G
Swap:         2.0G         0B       2.0G
[root@localhost ~]# swapon /dev/sda6
[root@localhost ~]# free -h
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3.7G       789M       3.0G       3.4M        72M       317M
-/+ buffers/cache:       398M       3.3G
Swap:         4.0G         0B       4.0G

    完成

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

    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）使用未被使用或不会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
               -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用于禁止此特性；

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

               -L：挂载时以卷标的方式指明设备；

               -U：挂载时以UUID的方式指明设备；

    挂载选项：-o
       sync/async：同步/异步操作；
       atime/notime：文件或目录被读取访问时是否更新其访问时间戳；
       diratime/nodiratime：目录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）设置acl的两种方式；
       ro：只读
       rw：读写
       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：是否自动挂载；
       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.

    查看当前系统所有已挂载的设备：
       mount
       cat /etc/mtab
       cat /proc/mounts

    挂载光盘设备：
       mount -r /dev/cdrom mount_point

umount卸载
     umount device|dir
    这里要注意：正在被进程访问的挂载点无法被卸载；
    假设需要卸载/mnt，如果进程被占用无法卸载，先使用lsof查看挂载点/mnt被什么进程占用。
        lsof /mnt  或 fuwer -v /mnt

    使用fuser命令来终止所有正在访问某挂载点的进程。
        fuser -km /mnt

        我们设置的挂载关机之后下次开机就无法自动挂载上来，那么我们需要怎么设置文件系统开机自动挂载？
        设定除根文件系统以外的其他文件系统能开机自动挂载：/etc/fstab
        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；LABAL；UUID；伪文件系统：如sysfs,proc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:默认挂载选项；如同时使用多个选项使用“，”分割，如：defaults,acl
               5）转储频率：
                   0：从不转储    1：每天转储  2：每隔一天
               6）自检次序：
                   0：不自检      1：首先自检，通常是根文件   2：次级自检  …

    mount -a：可自动挂载定义在此文件中的所有支持自动挂载的设备；

df和du命令
       df命令：
           df [OPTION]… [FILE]…
           df -l：只显示本地文件系统相关信息；
           df -h：以人能看懂的格式显示
           df -i：显示inode的使用状况

       du命令：
           显示文件大小
           du [OPTION]… [FILE]…