Linux磁盘和文件系统管理
一．Linux磁盘管理：
1.磁盘的物理组成部分（这里介绍的主要是机械硬盘）
a.磁盘的组成主要有：
盘片，机械手臂和磁头，主轴马达
b.磁盘的数据存储和读取在于磁盘的盘片，在盘片上的一些概念：
扇区（sector）：就是将盘片划分成若干个扇区。扇区是最小的存储单位，每个扇区512个字节。
柱面（Cylinder）：磁盘是有多个盘片组合而成，而柱面是有不在同一磁盘上的相同位置上的扇区组成。柱面是分区的最小单位，也就是分区是根据柱面分区的。
c.第一个扇区的组成：
有446个字节的MBR，64字节的分区表和2字节Mgical Number 组成。
其中446字节的MBR主引导分区，引导开机程序。
64字节的分区表中16个字节标志一个分区，所以分区的时候最多有4个主分区，
2字节Mgical Number：编辑MBR是否有效
2.磁盘接口类型：
磁盘接口类型从整体角度上讲：硬盘接口分为IDE、SATA、SCSI、光纤通道和SAS五种。SCSI接口得到硬盘主要应用于服务器市场，而光纤通道只在高端服务器上。
并口的磁盘接口：
IDE：速率：133M/s
SCSI：640M/s 主要用户小型计算机系统接口（Small Computer System Interface）
串口的磁盘接口：
SATA：6Gbps 串口硬盘（serial ATA）
SAS：6Gbps (serial attached SCSI) 串行连接SCSI
USB：480MB/s
3.磁盘设备的设备文件的命名与设备文件
/dev/hd：IDE
/dev/sd[a-z] ：SCSI,SATA,SAS,USB
设备文件：
块设备：block,存取单位为块，比如磁盘
字符设备：char,存取单位为字符，比如键盘
设备文件：关联至一个设备驱动，进而能够与之对应的硬件设备通信。
设备号：
主设备号：标志一个设备。
此设备号：标志在同一个设备类型下的不同设备。
二．Linux文件系统管理：
个人理解：一个可以被挂载的数据为一个文件系统。
Linux中的文件系统有：ext2，ext3，ext4，xfs，btrfs，reiserfs，jfs，ramfs，swap，光盘中iso9660
Windows中的文件系统有：fat32，fat，ntfs
Unix支持的文件系统：FFS，UFS，JFS2
网络文件系统：NFS，CIFS
集群文件系统：GFS2,OCFS2
分布式文件系统：ceph,moosefs,mogilefs,Glusterfs,Lustre
Linux中的文件系统：
xfs,（由SGI开发的先进的日志文件系统，支持超大容量文件）
btrfs，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。
reiserfs, 基于平衡树结构的文件系统
jfs，IBM的AIX使用的日志文件系统
ramfs：内存文件系统，速度很快
Linux的虚拟文件系统：VFS
在linux中有众多的文件系统，但是linux kernel是如何识别和管理这些文件系统的呢？其实linux系统中是通过虚拟文件系统（vritual Filesystem Switch，VFS）的功能读取文件系统的。也可以这样理解linux虚拟文件系统是众多文件系统与内核联系的接口。
1.磁盘的分区：
在linux上对一个磁盘的分区要用到fdisk，partx，sfdisk命令。磁盘分区是以磁盘柱面为单位进行分区的。分区步骤如下：
1.fdisk DEVICE_NAME (要进行分区的磁盘)
2.执行这个命令后，将会进入交互式，根据提示进行相应的分区：
Command (m for help):
常用的选项有：
n add a new partition：创建新分区
p print the partition table：打印已有分区
d delete a partition：删除已有分区
m print this menu：获取帮助
l list known partition types：列表所分区id
t change a partition's system id：调整分区id
w write table to disk and exit：写入并退出
q: quit, 放弃更新并退出
3.产看内核是否已经识别新的分区：cat /proc/partations
4.通知内核重新读取硬盘分区表：
partx -a /dev/DEVICE
kpartx -a /dev/DEVICE
CentOS 5中使用partprobe来让内核读取硬盘分区表
partprobe [/dev/DEVICE]
2.创建文件系统（格式化）：
创建分区之后，就要对相应的分区创建文件系统了，也就是格式化分区。
创建文件系统的命令有：mkfs，mke2fs，mkswap
1.mkfs命令：
(1).# mkfs.FS_TYPE /dev/DEVICE
FS_TYPE ：ext3，ext4，xfs，btrfs，vfat
(2) # mkfs -t FS_TYPE /dev/DEVICE
选项：-L ‘LABEL’ ：设定卷标
2.mke2fs命令：ext系列文件系统专用工具：
常用选线：
-t {ext2|ext3|ext4}：指定文件系统
-b {1024|2048|4096}：指定块大小
-L ‘LABEL’：指定卷标
-j：格式化成ext3 文件系统
-i #：指定数据空间中每多少个字节创建一个iNode；此大小不应小于块大小；
-N #：为数据空间创建多少个iNode
-O FEATURE[,...]：启用给指定特性
^FEATURE：关闭指定特性
3.mkswap命令：创建交换分区
mkswap [OPTIONS] device
-L ‘LABEL’：指定卷标
注意：格式化的分区是交换分区，要提前调整分区ID为82
3.管理文件系统的工具：
管理文件系统的工具有：blkid，e2label，tune2fs，dumpe2fs.
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
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
5.文件系统检测:
命令有：fsck和e2fsck
fsck: File System CheCk
fsck.FS_TYPE
fsck -t FS_TYPE
-a: 自动修复错误
-r: 交互式修复错误
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；
6.Linux文件系统是如何运行：
在linux系统中文件和目录是由权限(rwx)，属性(属主，属组，时间戳等)和数据组成。其中元数据（权限和属性）是存在inode中，而文件的数据是存放在date block中。还有一个超级块：这个超级块会记录整个文件系统的整个整体信息，包括inode和block数量，block和inode的大小，使用量和未使用量等等。
inode：记录一个文件的属性和权限，以及记录此文件的block编码，除了文件名以外，元信息都存在inode中
block：记录文件内容，如果文件太大时，会使用多个block。
inode bitmap：inode位视图：用来标记使用和未使用的inode号码
block bitmap：（块对照表）：用来记录使用与未使用的block号码
文件系统新创建一个目录，会分配一个inode和至少一个block给该目录。
inode记录该目录的属性和权限，以及记录分配到的block号码。而block记录这个目录下的文件名和inode对照表。
目录占用的block记录的数据试图如下
查找一个文件的过程：首先会先找到该文件所在目录的inode号，根据inode号记录的block号码，去找到记录文件名和inode对照表的block。根据文件名和inode对照表中文件的block号码，从而找到文件的date block。假如我们查看目录/tmp/下的kk文件如下图：
软连接和硬链接
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，Unix/Linux系统允许，多个文件名指向同一个inode号码。这意味着，可以用不同的文件名访问同样的内容；对文件内容进行修改，会影响到所有文件名；但是，删除一个文件名，不影响另一个文件名的访问
不能够对目录进行
不能跨越分区进行
多个文件指向同一个inode的多个不同路径，创建文件的硬链接即为为inode创建性的引用路经，因此会增加起引用计数
创建硬链接：
ln SRC DEST
符号连接：
可以对目录进行
可以跨分区
指向的是一个文件路径；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
创建软连接：ln sv SRC DEST
6.挂载：
分区格式化之后就可以挂载使用这个分区了。
将额外文件系统与跟根文件系统某现存的目录建立起关联关系，进而使得其目录作为其他文件访问入口的行为称为挂载。
把设备关联挂载点：挂载点：Mount Point
卸载时：可以使用设备也可以使用挂载点，使用命令umount
假如在挂载点下有文件，则在挂在后挂载点中的文件将会被暂时隐藏
挂载方法：
mount：通过查看/etc/mtab文件显示当前系统一挂载的所有设备。
查看内核追踪到自己已挂载的所有设备：cat /proc/mounts
mount [fnrsvw] [-t vfstype] [-o OPTOION] DEVICE DIR
device ：指明挂载设备:
(1)设备文件
(2)卷标：-L "LABEL"
(3)UUID,-U ‘UUID'
(4)伪文件系统:proc,sysfs,devtmpfs,configfs
dir:挂载点：
事先存在，最好使用空目录
正在使用中的设备是无法卸载的
常用选项：
-t vsftype:指定要挂载的设备上的文件系统类型
-r：readonly，只读挂载
-w：read and write：读写挂载
-n：不更新/etc/mtab文件 （但是在/proc/mounts能看到）
/etc/mtab
-a：自动挂载所有支持自动挂载的设备；（定义在/etc/fstab文件中，且挂载选项中有“自动挂载”功能）
-L：‘LABEL’ ：一卷表指定挂载设备
-U；'UUID"：
-B: --bind ：绑定目录当另一个目录上
-o option：（挂载文件系统的选项）
async：异步模式;
sync：同步模式.数据安全性高，但是性能高
atime ：
noatime ：每次访问挂载点下的文件或目录时，访问时间戳是不会改变的
diratime：
nodiratime：每次访问挂载点下的目录时，访问时间戳是不会改变的
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
卸载：
umount 挂载点或者挂载设备
查看正在访问挂载设备文件系统的程序进程：
fuser -v /MOUNT_POINT
终止正在访问挂载设备文件系统的程序进程
fuser -km /MOUNT_POINT
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
至此一个磁盘经过分区，格式化，挂载之后用户就可以使用这个磁盘中的分区了。