Linux-centos7-文件系统深入理解与日志分析 理论+数据恢复实验（inode与block详解，软链接与硬链接详解与总结，误删文件恢复实验，日志文件分类与分析）

前言

在处理Linux系统出现的各种故障时，故障的症状是最容易发现的，而导致这一故障的原因才是最终排除故障的关键。
熟悉Linux系统中常见的日志文件，了解一般故障的分析与解决办法，将有助于管理员快速定位故障点，“对症下药”，及时解决各种系统问题。

一：inode与block

崭新的操作系统的文件除了实际内容外，通常含有非常多的属性，例如Linux操作系统的文件权限（rwx）与文件属性（所有者，群组，时间参数等）。文件系统通常会将这两部分分别存放在inode和block中

1.1：元信息，inode和block概述

文件数据包括元信息与实际数据

文件存储在硬盘上，硬盘最小存储单元是“扇区”，每个扇区存储512字节

元信息

元信息是关于信息的信息，用于描述信息的结构、语义、用途和用法等，比如文件的创建者，文件的创建日期，文件的大小等

block（块）

操作系统读取硬盘的时候，不会一个个扇区的读取，这样效率太低，而是一次性连续读取多个扇区，即一次性读取一个“块”（block）

连续的八个扇区组成一个block，“块”的大小，最长见的是4KB

是文件存取的最小单位

inode（索引节点）

文件数据存储在“块”中，那么还必须找到一个地方存储文件的元信息，比如文件的创建者，文件的创建日期，文件的大小等

这种存储文件元信息的区域就叫做inode，中文译名为（索引节点），也叫i节点

一个文件必须占用一个inode，但至少占用一个block

1.2：inode的内容

1.2.1：inode包含文件的元信息

inode包含很多的文件元信息，但不包括文件名，例如：

文件的字节数

文件拥有者的UserID

文件的GroupID

文件的读，写，执行权限

文件的时间戳

…

使用stat命令即可查看某个文件的inode信息

1.2.2：Linux系统文件三个主要的时间属性

1.2.3：目录文件的结构

inode不包括文件名，文件名是存放在目录当中的

1.2.4：inode的号码

☆☆☆用户通过文件名打开文件时，系统内部的过程☆☆☆

查看文件系统的inode数量信息（总数，已用，可用）

1.2.5：文件存储小结

1.2.6：inode的大小

inode也会消耗硬盘空间，每个inode的大小一般是128字节或256字节

格式化文件系统时确定inode的总数

使用df -i命令可以查看每个硬盘分区的inode总数和已经使用的数量

df命令

df - 报告文件系统磁盘空间的使用情况
df -a：显示所有文件系统的磁盘使用情况，包括0块（block）的文件系统。
df -h：以容易理解的格式输出文件系统大小，例如124KB、345MB、46GB。
df -i：显示i节点信息，而不是磁盘块。
df -t：显示各指定类型的文件系统的磁盘空间使用情况。
df -x：列出不是某一指定类型文件系统的磁盘空间使用情况。
df -T：显示文件系统类型。
df 以512字节为单位
df –k 以1024字节为单位

1.2.7：inode的特殊作用

这使得软件更新变得简单，可以在不关闭软件的情况下进行更新，不需要重启

因为系统通过inode号码，识别运行中的文件，不通过文件名

更新的时候，新版文件以同样的文件名，生成一个新的inode，不会影响到运行中的文件

等到下一次运行这个软件的时候，文件名就会自动指向新版文件，旧版文件的inode则被回收

二：硬链接与软链接

在Linux下面的链接文件有两种：
一种类似于Windows的快捷方式功能的文件，可以快速连接到目标文件或目录，这种称为软链接
另一种则是通过文件系统的inode链接文件来产生新的文件名，而不是产生新文件，这种称之为硬链接

2.1：硬链接

一般情况下，文件名和inode号码是一一对应关系，每个inode号码对应一个文件名。

但是Linux系统允许，多个文件名指向同一个inode号码。这表示可以用不同的文件名来访问同样的内容

ln命令可以创建硬链接，命令基本格式
ln 源文件 目标
不能对目录做硬链接

运行此命令后，源文件和目标文件的inode号码相同，都指向同一个inode。

inode信息中的“链接数”此时就会增加1

当一个文件拥有多个硬链接时，对文件内容修改，会影响到所有文件名

但删除一个文件名，不会影响另一个文件名的访问

删除一个文件名，就会使得inode信息中的“链接数”减少1

2.2：软链接

软链接就是再创建一个独立的文件，而这个文件会让数据的读取指向它连接的那个文件的文件名

例如：文件A和文件B的inode号码虽然不一样，但是文件A的内容是文件B的路径。

读取文件A时，系统会自动将访问者导向文件B

此时，文件A就称为文件B的“软链接（soft link）”或者“符号链接（symbolic link）”

这表示，文件A依赖于文件B而存在，如果删除了文件B ，打开文件A就会报错

这是软链接与硬链接的最大不同：文件A指向文件B的文件名，而不是文件B的inode号码，文件B的inode“链接数”不会因此产生变化。

软链接的创建命令的基本格式为：

ln -s 源文件或目录 目标文件或目录

2.3：软链接与硬链接总结

链接文件是为文件或目录建立链接文件

软链接与硬链接对比

软链接（符号链接） 硬链接
删除原始文件后 失效 仍旧可用
使用范围 适用于文件或目录 只可用于文件
保存位置 与原始文件可以位于不同的文件系统中 必须与原始文件在同一个文件系统（如一个Linux分区）内
删除原始文件后，软链接无法找到原始文件的文件名，所以会报错。硬链接与原始文件inode相同，所以不影响访问，仍旧可用。

删除一个文件，实际上并不清除inode节点和block的数据，只是在这个文件的父目录里面的block中，删除这个文件的名字

Linux是通过link的数量来控制文件的删除的，只有当一个文件不存在任何link的时候，这个文件才会被删除

三：恢复误删除的文件

3.1：实验：恢复XFS类型的文件

3.1.1：xfsdump命令格式
xfsdump -f 备份存放位置 要备份的路径或者设备文件

xfsdump备份级别（默认为0）

0：完全备份

1-9：增量备份

xfsdump常用选项：-f，-L，-M，-s

xfsrestore命令格式

xfsrestore -f 恢复文件的位置 存放恢复后文件的位置

3.2：xfsdump使用限制

只能备份已挂载的文件系统
必须使用root的权限才能操作
只能备份xfs文件系统
备份后的数据只能用xfsrestore解析
不能备份两个具有相同UUID的文件系统

3.3：实验过程：在CentOS 7中恢复xfs类型的数据

3.4：实验：恢复EXT类型的文件

3.4.1．编译安装 extundelete

在编译安装 extundelete 之前需要先安装两个依赖包 e2fsprogs-libs 和 e2fsprogs-devel，
这两个包在系统安装光盘的/Package 目录下就有，使用 rpm 或 yum 命令将其安装。
e2fsprogs-devel 安装依赖于 libcom_err-devel 包。 安装完依赖包之后，
即可将提前上传的 extundelete 软件包解压、配置、编译、安装

3.4.2. 添加EXT3格式硬盘，并挂载

3.4.3. 创建文件并 查看该文件系统的使用情况

其中–inode 2 代表从 i 节点为 2 的文件开始查看，一般文件系统格式化挂 载之后，i 节点是从 2 开始的，2 代表该文件系统最开始的目录。

3.4.4. 模拟误操作并恢复

3.4.5. 恢复文件

四：日志文件的分类及分析

4.1 日志文件的分类

4.2：日志文件分析

分析日志文件的目的在于通过浏览日志查找关键信息，对系统服务进行调试，以及判断发生故障的原因等
对于大多数文本格式的日志文件（如内核及系统日志，大多数的程序日志），只要使用tail，more，less，cat等文本处理工具就可以查看日志内容
对于一些二进制格式的日志文件（如用户日志），需要使用特定的查询命令

4.2.1：内核及系统日志

由系统服务rsyslogd统一管理
软件包：rsyslog-7.4.7-16.el7.x86_64

主要程序：/sbin/rsyslogd

配置文件：/etc/rsyslog.conf

内核及大多数系统消息被记录到公共日志文件/var/log/messages 中，而其他一些程序 消息被记录到各自独立的日志文件中，
此外日志消息还能够记录到特定的存储设备中，或者 直接发送给指定用户。查看/var/log/messages 文件的内容如下
more /var/log/messages
对于 rsyslog 服务统一管理的大部分日志文件，使用的日志记录格式基本上是相同的。
以公共日志/var/log/messages 文件的记录格式为例，其中每一行表示一条日志消息，每 一条消息均包括以下四个字段。
时间标签：消息发出的日期和时间。
主机名：生成消息的计算机的名称。
子系统名称：发出消息的应用程序的名称。
消息：消息的具体内容。
在有些情况下，可以设置 rsyslog，使其在把日志信息记录到文件的同时将日志信息发 送到打印机进行打印，
这样无论网络入侵者怎样修改日志都不能清除入侵的痕迹。rsyslog 日志服务是一个常会被攻击的显著目标，
破坏了它将使管理员难以发现入侵及入侵的痕迹， 因此要特别注意监控其守护进程及配置文件

4.2.2、用户日志

在 wtmp、btmp、lastlog 等日志文件中，保存了系统用户登录、退出等相关的事件消息。
但是这些文件都是二进制的数据文件，不能直接使用 tail、less 等文本查看工具进行浏览，
需要使用 who、w、users、last 和 lastb 等用户查询命令来获取日志信息
（1）查询当前登录的用户情况——users、who、w 命令
users 命令只是简单地输出当前登录的用户名称，每个显示的用户名对应一个登录会话。
如果一个用户有不止一个登录会话，那他的用户名将显示与其相同的次数。user 命令的具 体操作如下：

4.2.3：分析工具

分析工具

users，who，w，last，lastb

查询当前登录的用户情况：users，who，w命令

user命令只简单的输出当前登录的用户名称，每个显示的用户名对应一个登录会话。如果一个用户有不止一个登录会话，那他的用户名将显示与其相同的次数

who命令用户报告当前登录到系统中的每个用户的信息

使用该命令，系统管理员可以查看当前系统存在哪些不合法用户，从而对其进行审计和处理

who命令的默认输出包括用户名，终端类型，登录日期及远程主机

w命令用于显示当前系统中的每个用户及其所运行的进程信息，比users，who命令的输出内容要更加丰富一些

查询用户登录的历史记录：last，lastb命令

last命令用于查询成功登录到系统的用户记录，最近的登录情况将显示在最前面

通过last命令可以及时掌握Linux主机的登录情况，若发现未经授权的用户登录过，则表示当前主机可能已被入侵
也可以直接从安全日志文件/var/log/secure 中获得相关信息。

4.2.4：程序日志

在 Linux 操作系统中，还有相当一部分应用程序没有使用 rsyslog 服务来管理日志，而 是由程序自己维护日志记录。例如，httpd 网站服务程序使用两个日志文件 access_log 和 error_log
分别记录客户访问事件和错误事件。不同应用程序的日志记录格式差别较大，且 没有严格使用统一的格式，这里不再详细介绍。 总的来说，作为一名合格的系统管理人员，应该提高警惕，随时注意各种可疑状况，定 期并随机检查各种系统日志文件，包括一般信息日志、网络连接日志、文件传输日志及用户登录日志记录等。在检查这些日志时，要注意是否有不合常理的时间或操作记录。例如，出 现以下现象就应多加注意。
●用户在非常规的时间登录，或者用户登录系统的 IP 地址和以往的不一样。
●用户登录失败的日志记录，尤其是那些一再连续尝试进入失败的日志记录。
●非法使用或不正当使用超级用户权限。
●无故或者非法重新启动各项网络服务的记录。
●不正常的日志记录，如日志残缺不全，或者是诸如 wtmp 这样的日志文件无故缺少 了中间的记录文件。

另外，需要提醒管理人员注意的是，日志并不是完全可靠的，高明的黑客在入侵系统后 经常会打扫现场。
所以管理人员需要综合运用以上的系统命令，全面、综合地进行审查和检 测，切忌断章取义，
否则将可能做出错误的判断。