7.1认识Linux文件系统
重点：inode、block（数据区块）、superblock（超级区块）
7.7.1 磁盘组成与分区的复习
磁盘结构
GPT与MBR
区别
- MBR早，GPT晚
- MBR最多支持2T ，GPT支持大于2T的总容量及大于2T的分区，并且几乎没有上限，最大支持到128个分区，分区大小支持到256TB。
- MBR第一扇区（512 byte）有主引导记录（MBR 446 byte）和分区表（64byte）。分区表记录如何分区，分为主要分区扩展分区（最多一个）与逻辑分区，如果超过4个需要用逻辑分区，分区信息记录在每个分区最前面。
GPT兼容MBR并且支持UEFI，每个分区都有自己的启动扇区。
磁盘以文件表示
linux中设备都以文件形式在/dev中表示，如磁盘为/dev/sd[a-p物理][1-128分区]
7.1.2 文件系统特性
- Linux与Windows文件系统不一样，默认情况下不通用
- 一个可挂载的数据是一个文件系统（并非一个分区）
- 超级区块： inode与数据区块总量 使用量 剩余量 数据区块与inode大小 文件系统有关信息，一个文件系统中只有一个
- BlockGroup： 区块的集合，文件系统的部分
- inode（index node）：文件属性 用户组 时间 数据区块号码 本质上是在某些区块中存索引 固定大小 一个文件（包括目录）一个inode
- 数据区块：文件内容
- 存索引的inode类文件系统一般不需要碎片整理 fat会因为存的文件离散需要碎片整理
7.1.3 Linux的ex2文件系统(inode)
文件系统：boot+group+group...
group: inode信息 数据
限制：
- 区块数量大小格式化后不能再修改
- 每个区块最多一个文件（浪费容量）
缺点：
区块大：小文件多浪费空间
区块小：inode多读写性能差
记录一个区块指针需要4B，一个inode包含12个直接、1个间接、1个双间接、1个三间接，所以1K区块下一个文件最大12+256+256256+256256*256个数据区块共16G
如何查看这些信息
sudo blkid 查询目前被系统格式化的数据
dumpe2fs [-bh] 设备文件名 (在ext系统下）
xfs_info 挂载点或设备文件名 （在xfs文件系统下）
输出：超级区块信息+区块群组信息
7.1.4与目录树的关系
- 4KB区块存100K，需要26个Block，因为还有一个存多的inode
- inode本身不记录文件名，所以需要逐层进入目录，并读取下一层的inode（内含权限）
- 文件系统用久了可以复制出所有文件格式化再复制回去，使得数据连续，提高读写性能
7.1.5 ext2/ext3/ext4 文件的存取与日志式文件系统的功能
存
- 读所在目录inode中记载的是否有w权限，如有
- 根据inode对照表找未使用的inode，将新文件的权限属性写入
- 根据区块对照表找未使用的区块，将数据写入，更新inode指向数据
- 同步更新inode与数据到各自对照表
取
- 根据inode查看是否有x权限
- 查看下一层inode，继续检查权限
- 如有权限，打开文件或进入下一层目录
数据不一致
- 原因：断电等
- ext2: 数据检查
- ext3、ext4：Journal日志（预备、实际写入、结束三个阶段），检查日志出问题的文件而不用检查全盘
7.1.6 Linux文件系统的运行
异步处理
修改时将文件读入内存标记为clean，修改后标记为dirty但并不立即写入硬盘，需要调用sync。
不正常关机时会导致磁盘校验。
7.1.7 挂载点的意义（mount point）
文件系统与目录树
挂载：文件系统与目录树结合，比如将/挂载到/dev/sda1这个设备
相同文件系统类型的不同文件系统目录树根的inode相同，不同文件系统内文件inode值可能重复，同一个文件系统inode与文件一一对应。
7.1.8 其他Linux支持的文件系统与VFS
Linux支持多种文件系统，包括传统、日志、网络的，以下命令可以查询。
ls -l /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs # 系统支持的
cat /proc/filesystems # 加载到内存中的
VFS(Virtual Filesystem Switch)是位于内核层的系统调用，帮助处理读取不同文件系统
7.1.9 XFS文件系统简介
ext4不好：预先分配所有inode，格式化慢，不适合大容量磁盘
XFS好：适合大容量磁盘和巨型文件
lsattr和chattr可以更改隐藏属性，但是xfs不支持部分隐藏属性
xfs分为数据区（data section）、文件系统活动登录区（log section）、实时运行区（realtime section）
数据区
同ext，分为超级区块、剩余空间的管理、inode分配与追踪。但是inode动态分配，格式化快。且数据块（4K以上内核不给挂载）与inode大小（256B-2M）可以自定义。
文件系统活动登录区
类似日志区，所有文件变化在此记录，当完全被写入记录才被删除，用于校验。可指定外部磁盘作为该区。
实时运行区
先在该区段中寻找数个extent区块，将文件放到这些区块中，等分配完了再写入数据区中的inode与区块中。
xfs文件系统查看信息
df -T 路径 #查询路径文件系统，具体见7.2
xfs_info 挂载点|设备文件名 #查看超级区块记录
注意点：如果对/boot使用，可以看到/dev/sda2指向某个物理设备，但是对/使用，可以看到指向/dev/mapper/centos-root。这是因为在安装系统时候，设备分区使用了LVM而非标准分区，linux为你自动创建的空间池，用多少取多少。
ypeng@study:~ $ ll /dev/mapper/centos-root
lrwxrwxrwx. 1 root root 7 3月 28 11:59 /dev/mapper/centos-root -> ../dm-0
含有inode大小、个数、总数、区块大小、数量、与阵列stripe有关的信息
7.2 文件系统的简单操作
df
df [-ahikHTm]
-a : 列出**所有**文件系统
-h : 容量自动单位换算
-i : 显示inode数量不显示磁盘容量
-T : 显示所在硬盘分区的文件系统
/proc中1kblock，used，free都是0，因为这个目录挂载在内存中
/dev/shm/是用内存虚拟出的磁盘空间
不知道某个目录/文件所在挂载点，还想知道这个分区还能存多少东西？
df [目录名|挂载点名]
du
du [-ahskm]
-s : 列出仅当前目录
不加参数：列出当前目录和所有**目录**
-a : 列出目录和文件
-S : 不统计子目录中的文件
7.2.2 硬链接与符号链接
硬链接
- 在访问目录中文件时，查到目录的inode之后找目录的数据，目录的数据存的文件名->inode。硬链接只是加了一条文件名->inode，并没有产生新的文件。
- 硬链接权限属性完全一样。
- 既不增加inode数，也不减少inode数
- 可以通过任何一个文件名写入，删除一个文件名inode和区块还在
- 不能跨文件系统（inode重复）
- 不能链接目录（需迭代进行，复杂度高，不支持，但是
.和..目录例外，每新建一个目录其链接数为2，包括其自身和.，其父目录链接数+1，由于..）
硬链接的读取
ln 建立硬链接
符号链接
ln -s
- 等同于Windows快捷方式
- 可以链接目录
-
源文件删除后符号链接打不开
符号链接的读取
磁盘的分区、格式化、检验与挂载
流程： 分区->格式化->检验（可选）->挂载（Linux特色）
7.3.1 观察磁盘分区状态
lsblk [-dfimpt] [设备名] #列出磁盘分区 [设备名]只可以输入disk，不能输入分区
查看UUID（全局唯一标识符）：lsblk-f或blkid
parted 设备文件 print #列出磁盘分区信息
磁盘分区：gdisk(GPT)/fdisk(MBR)
分区流程：lsblk或blkid查看分区->gdisk或fdisk根据提示操作
区块与扇区：区块针对文件系统而言，扇区针对物理硬盘而言
不要处理正在活动的分区（已挂载的分区），linux将不能更新分区表
添加分区默认按序号给分区编号，且默认开始扇区从第一个未被占用的扇区开始。
7.3.3 磁盘格式化（创建文件系统）
功能：使用文件系统格式化软件格式化磁盘分区。
命令：mkfs.xfs mkfs.ext4 mkfs
mkfs.xfs -b 区块容量 -d 有关datasection的数值 -f 分区内已经有文件系统强制执行
-i inode数值Log内置或者放到其他设备等，-r 与实时区有关
mkfs.ext4 [-b 区块大小] [-L 设备名称]