Linux文件及磁盘管理系统

   安装流程

• 一、总结Linux安全模型
• 二、总结学过的权限，属性及ACL相关命令及选项
• 三、结合vim几种模式，学会使用vim几个常用操作
• 四、总结学过的文本处理工具，文本查找工具，文本处理三剑客，文本格式化命令（printf）的相关命令及选项，示例
• 五、总结文本处理的grep命令相关的基本正则和扩展正则表达式
• 六、总结变量命名规则，不同类型变量（环境变量，位置变量，只读变量，局部变量，状态变量）如何使用
• 七、通过shell编程完成，30鸡和兔的头，80鸡和兔的脚，总共有几只鸡，几只兔
• 八、结合编程的for循环，条件测试，条件组合，完成批量创建100个用户
• 九、磁盘存储术语总结：head,track,sector,sylinder
• 十、总结学过的分区，文件系统管理，SWAP管理的相关命令及选项，实例：fdisk,parted,mkfs,tune2fs,xfs_info,fsck,mount,unmount,swapon,swappoff
• 十一、总结MBR，GPT结构
• 十二、总结raid0,1,5,10,01的工作原理。总结各自的利用率，冗余性，性能，至少几个硬盘实现
• 十三、完成不影响业务下对LVM磁盘扩容以及缩容实例

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、总结Linux安全模型

Linux安全模式：

1、用户使用账号和口令登录Linux。
2、 Linux中每个用户是通过UID来唯一标识。
3、 Linux中一个或多个用户加入用户组中，用户组是通过GID来唯一标识的。
4、 Linux使用user和group来控制使用者对文件的权限。
5、 Linux中运行的程序，进程，以发起者身份运行，访问的资源权限取决于进程运行者的身份。

二、总结学过的权限，属性及ACL相关命令及选项

1、一般权限
        使用命令 ll 查看，可以看到权限，用户，用户组，文件大小，创建日期，时间和文件名：

权限中第一位标记了文件的类型，其后每三位，分别代表了用户，用户组和other的权限

其中读权限 r，对应数值是4；写权限w，对应数值是2；执行权限x，对应数值是1。 

 使用chmod命令来修改文件的权限：

2、特殊权限
        SUID:作用于二进制可执行程序文件上，用户执行该文件时继承该文件所有者的权限。它的常用命令如下：

        chmod u+s 文件
        chmod u-s 文件
        chmod 4755 文件

 

        SGID:作用于二进制可执行程序文件上，用户执行该文件时继承该文件所有用户组的权。它的常用命令如下：

        chmod g+s 文件
        chmod g-s 文件
        chmod 2755 文件

        SGID在作用于目录上时，此目录中新建的文件的所属组将自动从此目录继承（新建文件自动继承所属目录所属的组）

        chmod g+s 目录
        chmod g-s 目录
        chmod 2755 目录

        STICKY:粘滞位，作用于目录上，此目录中的文件只能由所有者来进行删除（root例外）。它的常用命令如下：

        chmod o+t 目录
        chmod o-t 目录
        chmod 1755 目录

3、ACL权限
        除了这2类权限以外，还有一种控制文件访问权限的权限ACL。它的常用命令如下：
        getfacl 文件

        setfacl -m u:用户名:权限（0|rw）  文件

        setfacl -m g:用户组:权限 文件

        setfacl -m o:权限 文件 

4、还有文件/目录自身的权限控制attr，它的命令如下：

        chattr +i 文件/目录                    锁定文件
        chattr -i 文件/目录                    解锁文件

        chattr +a 文件/目录                    只开启文件追加，其他锁定
        chattr -a 文件/目录                    删除锁定

        lsattr 文件/目录

三、结合vim几种模式，学会使用vim几个常用操作

        1）命令行输入：vim  vim.txt  即可进入vim界面，处于命令模式下：

 

        在命令模式下输入:q/:wq/:q!即可退出vim界面。

        2） 重新输入vim vim.txt进入命令模式界面，输入（i/I/o/O/a/A）即可进入插入模式。

        点击键盘的esc键即可退出插入模式，回到命令模式。 

        在命令模式下输入:q/:wq/:q!即可退出vim界面

        3） 重新输入vim vim.txt进入命令模式界面，输入（i/I/o/O/a/A）即可进入插入模式。

        输入内容。

        点击esc键，回到命令模式

        在命令模式下输入:wq写入文件然后退出vim界面

 

         4）使用cat验证输入是否成功

         5）命令模式下，光标在单词，句子上进行前后，上下跳转。行复制粘贴。行删除。

        可以按:
            h        光标左移一格 
            l         光标右移一格
            j         光标下移一行
            k        光标上移一行

            w 光标移动到下一个单词头部
            b 光标移动到上一个单词头部
            e 光标移动到下一个单词尾部

            gg    光标移动到文件第一行开始
             G    光标移动到文件最后一行开始

            y    复制选中的内容
            p    粘贴复制内容
            d     删除选中的内功

            yy    复制光标所在行
            dd    删除光标所在行

四、总结学过的文本处理工具，文本查找工具，文本处理三剑客，文本格式化命令（printf）的相关命令及选项，示例

1、文本处理工具

        1）cat：获取文件内容

       获取多个文件的内容，并纵向合并       

             tac：自下向上获取文件内容

             rev：自右向左获取文件内容

             paste：获取多个文件的内容，并横向合并    

 

        2）head：从文档头部开始读取

             tail：从文件尾部开始读取

        3）cut：按照分隔符对内容进行切割

        4）wc：统计数量

        5）sort ：排序

 

        6）uniq：获取或统计文件中重复/不重复的内容/重复个数

        -d  显示重复的内容

        -u   去除相邻重复的内容

        -c   统计各行内容重复的次数

2、文本查找工具

        1）非实时查找工具locate

        2）实时查找工具find

        find -depth  先处理文件在处理文件夹

        

        支持通配符查找

    

3、文本处理三剑客

        1）grep 文本内容过滤 。grep命令通常逐行处理并打印/统计结果的。

        常用参数：

            -b   在搜索到的行的前面打印该行所在的块号码。

            -c   只显示有多少行匹配 ，而不具体显示匹配的行

            -h   不显示文件名

            -i    在与字符串比较的时候忽略大小写

            -l    只显示包含匹配模板的行的文件名清单，不同项目之间用换行符分隔

            -L   打印不匹配模板的文件名清单

            -n   在每一行前面打印该行在文件中的行数

            -s   静默工作，除非出现错误信息否则不打印任何信息，该功能在检测退出状态的时候有用

            -v   反检索，只显示不匹配的行

         查找文件中包含Filesystem的行：

 

         统计文件中tmpfs出现的次数

        2）sed 实现批量文本编辑。sed在
        r: 追加文本。

        w: 保存模式匹配的行到指定文件。

        -n:禁止sed编辑器输出，但可以与p命令一起使用完成输出。

        -i: 直接修改目标文本文件。

        取出特定行

      

        命令修改目标文件内容

       

 

        3）awk用于报告生成，格式化输出，在处理文本的时候逐行读取读入信息，并将一行分成多个"字段"然后再进行处理。执行结果可以通过print的功能将字段数据打印显示。
    
        在使用awk命令的过程中,可以使用逻辑操作符"&&"表示"与"、"||"表示"或"、"!"表示"非"；还可以进行简单的数学运算，如+、-、*、/、%、^分别表示加、减、乘、除、取余和乘方。
    用法：

            awk [POSIX or GNU style options] -f progfile [--] file ...

            awk [POSIX or GNU style options] [--] 'program' file ...

    常见选项

            -F"分隔符"指明输入时用到的字段分割符，默认为若干个连续空白符

            -v var=value 变量赋值

            可以实现运算：

             在使用df命令读取其中的列：

             使用连续分隔符，获取需要的数据：

4、格式化输出printf

        printf命令主要作用是输出文本，按照用户指定的格式格式化文本并输出文本。命令echo在输出文本时，会自动换行。printf命令不会对输出文本进行换行，换行时需要使用 \n 。

    命令格式：
    printf [-v var] format [arguments]

    格式替代符

    %s 字符串

    %f 浮点型

    %b 相对应参数中包含转义字符时，可以使用此替换符进行替换，对应的转义字符被转义。

    %c ASCII字符，显示想对应参数的第一个字符。

    %d, %i 十进制整数

    %o 不带正负号的八进制值

    %u 不带正负号的十进制值

    %x 不带正负号的十六进制值，使用a至f表示10到15

    %X 不带正负号的十六进制值，使用A至F表示10到15

    %% 表示 % 本身

 

五、总结文本处理的grep命令相关的基本正则和扩展正则表达式  

        grep命令是文本搜索工具，它可以根据用户指定的"模式（过滤条件）"对目标文本逐行进行匹配检查，打印匹配到的行内容。

        1）grep模式与选项：由正则表达式的元字符及文本字符所编写出的过滤条件。

                  -i: 忽略字符的大小写；

                  -o：仅显示匹配到的字符串本身；

                  -v： 显示不能被模式匹配到额行；

                  -E: 扩展的正则表达式元字符；

                  -q：–quiet,–slient：安静模式

                  -A#：after：匹配本行及后#行

                  -B#：before：匹配本行和前#行

                 -C#：context，本行和前后各#行

        2）基本正则表达式元字符：

          a、字符匹配：

               .：匹配任意单个字符      

                grep "r..t" /etc/passwd

              []：匹配指定范围内的任意单个字符

              [^]：匹配指定范围外的任意单个字符

              [:digit:]、[:lower:]、[:upper:]、[:alpha:]、[:alnum:]、[:punct:]、[:space:]

         b、匹配次数：用在要指定其出现的次数的字符的后面，用于限制其前面的字符出现的次数

                    *：匹配其前面的字符人一次；0,1，多次             

                    .*：匹配任意长度的任意字符

                     \?：匹配其前面的字符0次或1次；即前面的字符是可有可无的；

                     \+：匹配其前面的字符1次或多次；即前面的字符要出现至少1次；

                     \{m\}：匹配前面的字符m次

                      \{m,n\}：匹配其前面的字符至少m次，至多n次；

                     \{0,n\}：至多n次

                      \{m,\}：至少m次
                      
                      注意使用的时候，某些场合需要"\"转义?,+,{,}等特殊字符

           c、位置锚定：

                      ^：行首锚定，用于模式的最左侧

                      $：行尾锚定；用于模式的最右侧

                       ^PATTERN$：用于PATTERN来匹配整行

                       ^$：空白行；

                       ^[[:space:]]*$：空行或包含空白字符的行；

                       单词：非特殊字符组成的连续字符串（字符串）都称为单词；

                       \<或\b：词首锚定，用于单词模式的左侧         

        3）扩展正则表达式：

         egrep：同；grep -E

             egrep [options] pattern [file..]

                      选项：

                              -i,-o,-q,-A,-B,-C

                              -G:支持基本正则表达式

                扩展正则表达式的元字符：

                   字符匹配：

                            .：任意单个字符

                           []：指定范围内的任意单个字符

                          [^]：指定范围外的任意单个字符

                   次数匹配：

                          *：任意次，0,1或多次；

                          ?：0次或1次，其前的字符是可有可无的；

                          +：其前字符至少1次

                         {m}：其前的字符m次

                        {m.n}：至少m次，至多n次；

                                     {0,n} 

                                     {m,}

                    位置锚定：

                           ^：行首锚定；

                           $：行尾锚定；

                         \<,\b：词尾锚定；

                         >\,\b：词尾锚定

        分组及引用：

                  ()：分组；括号内的模式匹配的字符会被记录于正则表达式引擎的内部变量中

              后向引用：\1,\2,…

                 或

                      a|b:a或者b

                     C|cat：C或cat

                    (c|C)at:cat或Cat

六、总结变量命名规则，不同类型变量（环境变量，位置变量，只读变量，局部变量，状态变量）如何使用

        shell编程中变量的命名只能使用字母数字下划线，不能使用-横线。在命名变量的时候，需要遵循大小驼峰的格式。               

         在shell编程中存在一下5种变量类型，分别是：

        1）环境变量，
                export/declare -x    环境变量    

                printenv   环境变量

                env

        2）位置变量，
                $1....$n        位置变量  格式${n}
                $0                脚本名
                $*                 所有参数，所有参数作为整体
                $@               所有参数，每个参数独立

                $#                 参量个数

     

        3）只读变量（常量）
                readonly/declare -r   常量

        4）局部变量，
        用户自定义的变量就是局部变量。在定义好变量后，如果需要访问变量，需要在变量名前加一个$。如图：

        5）状态变量
                $?     保存最近一个命令的结果是正确还是错误。如果值大于0，就说明失败或者错误了；如果值等于0，说明成功。

七、通过shell编程完成，30鸡和兔的头，80鸡和兔的脚，总共有几只鸡，几只兔

#!/bin/bash
set -e
read -p "Please enter legs,heads:" legs heads
[[ "$legs" =~ ^([0-9]+)$ ]] || { echo $legs "is not a number,please insert a number";exit; }
[[ "$heads" =~ ^([0-9]+)$ ]] || { echo $heads "is not a number,please insert a number";exit;}
rabbit=0
rabbit=0
chicken=$heads
leg=0
if [ $legs -lt $heads ]
then
	echo "data error";exit;
fi
while [ $leg -ne $legs ]
do
	leg=$((chicken*2+rabbit*4))
	if [ $leg -eq $legs  ]
	then
		break
	fi
	let rabbit+=1
	chicken=$(($heads-$rabbit))
done

[ $(( $chickens + $rabbit )) -ne $heads ] || { echo "data is wrong";exit;  }

echo "rabbit num is" $rabbit
echo "chicken num is" $chicken

八、结合编程的for循环，条件测试，条件组合，完成批量创建100个用户

    

#! /bin/bash
read -p "please insert user limit:" limit
[[ "$limit" =~ ^([0-9]+)$ ]] || { echo $limit "is not a number,please insert a number";exit; }
userlist=$(cut -d ":" -f3 /etc/passwd)
arr=()
for userid in $userlist
do
arr[${#arr[*]}]=$userid
done
echo "${arr[*]}"

a=0
let limit+=1
while [ "$a" -lt "$limit" ]
do
	flag="ok"
	for i in "${arr[@]}"
	do
		if [ $i -eq $a ]
		then
			echo $a "user exists"
			flag="false"
			break
		fi
	done
	echo $flag
	if [[ "$flag" = "ok" ]]
	then
		useradd user-$a &>/dev/null
		echo "user-$a" >> /root/user_name
		echo "user-$a" | passwd user-$i --stdin &> /dev/null
		echo "insert user-$a sucess"
		arr[${#arr[*]}]=$a
	fi
	let a+=1
done

九、磁盘存储术语总结：head,track,sector,sylinder

        head:磁头。机械硬盘中的机械结构，每个盘有两个面，每个盘面上有一个读写磁头，盘面号即磁头号。所有磁头在磁头臂作用下同时内外移动。所以所有磁头所处的磁道号是相同的。

        track:磁道。机械硬盘中每个盘面被划分成许多同心圆，这些同心圆轨迹叫做磁道；磁道从外向内从0开始顺序编号。

        cylinder:柱面。所有盘面上的同一磁道构成一个圆柱，称作柱面。数据的读/写按柱面从外向内进行，而不是按盘面进行。定位时，首先确定柱面，再确定盘面，然后确定扇区。之后所有磁头一起定位到指定柱面，再旋转盘面使指定扇区位于磁头之下。

        sector:扇面。将一个盘面划分为若干内角相同的扇形，这样盘面上的每个磁道就被分为若干段圆弧，每段圆弧叫做一个扇区。每个扇区中的数据作为一个单元同时读出或写入。硬盘的第一个扇区，叫做引导扇区。

十、总结学过的分区，文件系统管理，SWAP管理的相关命令及选项，实例：fdisk,parted,mkfs,tune2fs,xfs_info,fsck,mount,unmount,swapon,swappoff

        1）查看分区

        lsblk 

        echo '- - -' > /sys/class/scsi_host/host32/scan    

        2) 创建磁盘分区

                a、parted

                交互式分区：

                非交互式分区：

        

                 b、fdisk

                开始分区

                

                 打印分区

                 保存划分分区

                 删除分区

        

         3）创建文件系统：mkfs

          mkfs.ext4

        mkfs.xfs

        4)查看文件系统

        ext4：tune2fs -l /dev/sda1

 

        xfs：xfs_infop /dev/sda2

         5)查看分区块信息

        dumpe2fs:dumpe2fs /dev/sda1

         6)查看分区id

        blkid

         7)分区检查工具

        fsck：fsck.ext4 /dev/sda1

        xfs_repair：xfs_repair -n /dev/sda2

 

        8)挂载分区

        a、临时挂载

                mount：mount  分区   挂载点

        b、永久挂载

                vim /etc/fstab

 

 

        9)取消挂载分区

        a、对临时挂载的处理

        umount：umount 挂载点

        b、对永久挂载的处理

        删除/etc/fstab中的挂载配置

        umount 挂载点

 

        10）swapon

        查看swap的使用情况：

        swapon -s

        开启swapon:

        swapon -a

        11）swapoff

        停止swap挂载：

        poff  挂载点

        永久停止swap挂载：

        修改/etc/fstab ，删除或注销里面的swap项

 

十一、总结MBR，GPT结构

        MBR是master boot record的缩写，是比较老的分区模式。在传统硬盘的分区模式中，引导扇区是每个分区的第一个扇区，而主引导扇区是硬盘的第一个扇区。在MBR中，分区表大小是固定的，一共可容纳4个主分区或者3个主分区+1个扩展分区，而MBR分区表中逻辑块地址采用32位二进制，一共只有2^32个逻辑块地址。如果一个扇区大小是512字节，则MBR最大分区容量只支持2TB，大于2TB的容量无法识别导致了浪费。

        GPT是global unique indentifiers的缩写，是比较新的分区模式。与MBR 不同，在GPT的分区表头中可以自定义分区数量的最大值（windows中，微软设置个GPT最大分区数量是128个）。而且GPT分区方案中逻辑块地址（LBA）采用64位二进制表示，即2^64个逻辑块地址，这使得GPT比起MBR可以在分区中识别更多的磁盘容量。同时，GPT方案中在硬盘的末端还有一个备份的分区表，保证分区信息不容易丢失。

十二、总结raid0,1,5,10,01的工作原理。总结各自的利用率，冗余性，性能，至少几个硬盘实现

1）RAID0：条带化，将数据分割并分别保存在每个磁盘中，提升了存储性能和空间。随机读写性能提升，利用率100%，无冗余容错，至少1个或1个以上硬盘来实现

2）RAID1：无校验镜像化，将数据存储在一个硬盘上时会自动再将数据复制到其他磁盘上，实现数据的备份。牺牲了读写性能，提升了安全性。随机读写性能下降，利用率    <=50%，安全可靠性高，至少2个或2个以上磁盘来实现

3）RAID5：分布式校验条带存储。在写入数据时，会将校验数据分布到各个磁盘上，在一个磁盘出现故障离线时，会根据校验数据修复因磁盘故障导致的数据丢失。随机读写性能下降，利用率（N-1）/N，性价比高有一定容错，允许最多一个磁盘损坏或离线，至少3或3个以上磁盘来实现

4）RAID10     镜像与条带存储。先创建2个RAID1,再将2个RAID1组合为RAID10。随机读写性能下降，利用率<=50%，有一定的冗余容错，每个RAID1中允许最多一个磁盘损坏，至少4个或4个以上磁盘来实现

5）RAID01：条带与镜像存储。先创建2个RAID0,再将2个RAID0组合为RAID01。随机读写性能下降，利用率<=50%，有一定的冗余容错，只要保证最少一个RAID0正常即可保证RAID01正常，至少4或4个以上磁盘来实现。

十三、完成不影响业务下对LVM磁盘扩容以及缩容实例

        计算机系统中使用的多种进制：二进制，八进制，十六进制等等，现实中使用的多十进制。这就需要在使用的时候对进制进行转换。

        1）创建物理卷

        pvcreate -y 分区1，分区2

        检查翻去是否是Linux LVM

        fdisk -l 分区

        如果不是Linux LVM，需要使用fdisk修改

         2）查看物理卷

        pvs

        pvdisplay

         3)创建卷组

        vgcreate 组名  物理卷1 物理卷2 物理卷3... 

        4)查看卷组

        vgs

        vgdisplay

        5)从卷组中创建逻辑卷

        lvcreate -r -L 卷大小   -n  逻辑卷名  卷组名

        6)扩容

        lvextend -r -L +容量  逻辑卷名

         7）缩容

        如果存在挂载，需要先取消挂载

        同时缩容前务必要备份逻辑卷中的数据，缩容的时候有一定概率会导致文件数据损坏。

        缩容：lvreduce -r -L -容量  逻辑卷名