Linux磁盘与文件系统管理概要

Linux磁盘与文件系统管理

硬盘组成与分区

1. 硬盘组成

• 圆形的盘片（主要记录数据）
• 机械手臂与磁头（可读取盘片上的数据）
• 主轴马达，转动盘片，让机械手臂的磁头在盘片上读取数据
• 扇区（Sector）为最小的物理存储单位，每个扇区512bytes
• 将扇区组成一个圆，那就是柱面（Cylinder），柱面是分区的最小单位
• 第一个扇区最重要，里面有硬盘主引导记录(Masterbootrecord,MBR)及分区表(partition table),其中MBR占446bytes，partition table占64bytes

2. 磁盘分区：分区的开始柱面到结束柱面

• 主分区与扩展分区最多可以有4个（硬盘的限制）
• 扩展分区最多只能有一个（操作系统限制）
• 逻辑分区是由扩展分区分出来的
• 能够被格式化后作为数据访问的分区为主分区与逻辑分区，扩展分区无法格式化
• 逻辑分区的数量因操作系统而不同，在Linux系统中，IDE硬盘最多有59个逻辑分区（5号到63号），SATA硬盘则有11个逻辑分区（5号到15号）

文件系统特性

1. super block(1024bytes):记录此文件系统的整体信息，包括inode/block的总量，使用量，剩余量，文件系统格式与相关信息。
2. inode：记录文件属性，一个文件占用一个inode，同时记录此文件的数据所在的block号码。
3. block：记录文件的实际内容，若文件太大时会占用多个block，inode只有128bytes，记录一个block号码要4bytes。
4. inode将记录block号码的区域定义为12个直接，一个间接，一个双间接，一个三间接记录区。

日志文件系统：例如EXT3

1. 预备：当系统要写入一个文件时，会现在日志记录块中记录某个文件准备要写入的信息。
2. 实际写入：开始写入文件的权限与数据，开始更新meta data数据。
3. 结束：完成数据与meta data的更新后在日志记录块中完成该文件记录。

虚拟文件系统（Virtual Filesystem Switch VFS）

整个Linux系统都是通过VFS内核功能去读取文件系统，都是VFS在进行管理，用户并不需要知道每个分区的文件系统是什么，VFS会主动帮我们做好读取的操作。

挂载点

挂载点一定是目录，该目录为进入该文件系统的入口

文件系统的简单操作

1. 磁盘与目录的容量

• df:列出文件系统的整体磁盘使用量
• du：评估文件系统的磁盘使用量（常用于评估目录所占容量）
• 与df不一样的是，du会直接到文件系统内去查找所有文件数据

2. 连接文件：ln

• 硬连接或实际连接：创建新文件，该文件连接到了目标文件的inode，都指向同一个block，不管删除其中哪个文件，都可以通过另一个文件找到inode和block读取到文件数据。
• 硬连接限制：不能跨文件系统，不能连接目录
• 软连接：创建一个新文件，该文件有自己的inode和block，只是block里面存的是另一个文件的地址，当那个地址的文件被删除时，该文件就读取不到文件数据了。
• ln [-sf] 源文件 目标文件，不加任何参数就是硬连接。

-s 软连接
-f 如果目标文件存在时，先删除再创建

磁盘的分区，格式化，检验与挂载

1. 分区：fdisk [-l] 设备名称
2. 磁盘格式化：mkfs [-t 文件格式系统] 设备文件名
3. 磁盘检验：fsck [-t 文件系统] 设备名称
4. 磁盘挂载与卸载

• 挂载：mount 设备文件名 挂载点
• 卸载：umount 设备文件名 挂载点
• 挂载条件：单一文件系统不能被重复挂载在不同的挂载点；单一目录不能重复挂载多个文件系统；作为挂载点的目录理论上应该是空目录。

5. 设置开机挂载：直接到/etc/fstab去修改，下面说说系统挂载的限制：

• 根目录是必须挂载的，而且一定要先于其它的mount point被挂载
• 其它挂载点必须为已新建的目录
• 所有挂载点在同一时间内只能挂载一次
• 所有分区在同一时间内只能挂载一次
• 要卸载的话，必须先将工作目录移到挂载点（及其子目录之外）