深入理解Linux文件系统与日志分析

目录

引言：

一、inode和block

1、inode和block概述

2、inode的内容

1.inode包含文件的元信息（文件属性）

2.用stat命令可以查看某个文件的inode信息

3.Linux系统文件三个主要的时间属性   

4.目录文件的结构

3、inode的号码

​5、硬盘分区后的结构

6、inode的大小

7、inode的特殊作用

 二、链接文件

三、案例:恢复EXT类型的文件

四、案例:恢复XFS类型的文件

五、日志文件

1.日志的功能

2.日志文件的分类

3.日志保存位置

1.常见的一些日志文件:

2.扩展：日志检查

3. 小结：​

4.日志消息的级别

5.用户日志分析

六、总结

引言：

inode是一个重要概念，是理解Unix/Linux文件系统和硬盘储存的基础。除此之外，还要熟悉系统中的主要日志文件和针对日志文件的分析方法。在生产上可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。

一、inode和block

1、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，硬盘最小存储单位是“扇区”每个扇区存储512字节

block (块)4k

连续的八个扇区组成一个block

是文件存取的最小单位

inode (索引节点)

中文译名为“索引节点”，也叫i节点

用于存储文件元信息

2、inode的内容

1.inode包含文件的元信息（文件属性）

文件的字节数

文件拥有者的User ID

文件的Group ID

文件的读、写、执行权限;

文件的时间戳

一个文件会占用一个Inode（不包含文件名）至少一个block块

inode节点：（文件属性：文件大小、权限、时间戳）

block块：数据文件即编写文件内容大小

文件数据存在于块中 ；文件元信息存在于inode

2.用stat命令可以查看某个文件的inode信息

stat aa.txt    df -i      ls -i

查看文件inode值

3.Linux系统文件三个主要的时间属性   

ctime(change time)                      最后一次改变文件或目录(属性)的时间  
atime(access time )                     最后一次访问文件或目录的时间        
mtime(modify time)                     最后一次修改文件或目录(内容)的时间  

4.目录文件的结构

目录也是一种文件

目录文件的结构

每个inode都有一个号码，操作系统用inode号码来识别不同的文件
Linux系统内部不使用文件名，而使用inode号码来识别文件
对于用户，文件名只是inode号码便于识别的别称

3、inode的号码

 用户通过文件名打开文件时，系统内部的过程

系统找到这个文件名对应的inode号码，判断用户是否有权限，若有权限则通过inode值， 获取inode信息，根据inode信息，找到文件数据所在的block,读出数据；若没有权限则会给出拒绝访问回馈。

5、硬盘分区后的结构

文件名--->目录项    目录块

元信息--->inode     inode表区块

数据 ---->block     block数据区

6、inode的大小

node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
每个inode节点的大小，一般是128字节或256字节。inode节点的总数，在格式化时就给定了，一般是每1KB或每2KB就设置一个inode。

假定在一块1GB的硬盘中，每个inode节点大小为128字节，每1KB就设置一个inode，那么inode table的大小就会达到128MB，占整块硬盘12.8%。

案例：inode节点耗尽故障处理

1.创建一个硬盘并分出一个30M的分区

2.格式化挂载sdb1并查看此时inode节点使用情况

 3.模拟节点耗尽情况

 此时磁盘空间还有很多

4.删除无用文件减少节点占用

7、inode的特殊作用

由于inode号码与文件名分离，导致一些Unix/Linux系统具有以下的现象

当文件名包含特殊字符，可能无法正常删除文件，直接删除inode,也可以删除文件

移动或重命名文件时，只改变文件名，不影响inode号码

打开一个文件后，系统通过inode号码来识别该文件，不再考虑文件名

由于inode号码与文件名分离，导致Linux系统具备以下几种特有的现象:

1.文件名包含特殊字符，可能无法正常删除。这时直接删除inode，能够起到删除文件的作用;

2.移动文件或重命名文件，只是改变文件名，不影响inode号码;

3.打开一个文件以后，系统就以inode 号码来识别这个文件，不再考虑文件名。

4.文件数据被修改保存后，会生成--个新的inode号码。

find ./ -inum 52305140 -exec rm -i {} \;

find ./ -inum 50464299 -delete

 cp 一个文件inode 改变    mv一个文件inode不会变（若移动到不同磁盘inode仍会改变）

 二、链接文件

为文件或目录建立链接文件

链接文件分类

	软链接	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

三、案例:恢复EXT类型的文件

EXT类型文件恢复

extundelete是一个开源的Linux 数据恢复工具，支持ext3、ext4文件系统。

(ext4只能在centos6版本恢复)

1.使用fdisk创建分区/dev/sdc1，格式化ext3文件系统

fdisk /dev/sdc
partprobe /dev/sdc
mkfs.ext3 /dev/sdc1
mount /dev/sdc1 /mnt
df -hT

2.安装依赖包

yum -y install e2fsprogs-devel e2fsprogs- libs gcc gcc-c++ make

3.编译安装extundelete

cd /mnt
wget http://nchc.d1.sourceforge.net/project/extundelete/extundelete/0.2.4/extundelete-0.2.4.tar.bz2
tar jxvf extundelete-0.2.4.tar.bz2  
cd extundelete-0.2.4/
./configure --prefix=/usr/1ocal/extundelete && make && make install  
或./configure && make && make install
ln -s /usr/local/extundelete/bin/* /usr/bin/

4.模拟删除并执行恢复操作        

cd /mnt
echo a>a
echo a>b
echo a>c
echo a>d
ls
extundelete /dev/sdc1 -- inode 2

查看文件系统/dev/sdc1下存在哪些文件，i节点是从2开始的，2代表该文件系统最开始的目录。

6.验证

rm -rf a b
extundelete /dev/sdc1 --inode 2
cd ~
umount /mnt
extundelete /dev/sdc1 --restore-all #恢复/dev/sdc1 文件系统下的所有内容

在当前目录下会出现一个RECOVERED_FILES/目录， 里面保存了已经恢复的文件

四、案例:恢复XFS类型的文件

xfsdump命令格式

xfsdump -f 备份存放位置 要备份的路径或设备文件

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

模拟删除并执行恢复操作

恢复误删除的文件XFS

xfs类型文件备份和恢复

Centos 7系统默认采用xfs类型的文件，xfs类型的文件可使用xfsdump 与xfsrestore 工具进行备份恢复。

xfsdump的备份级别有两种: 0表示完全备份; 1-9表示增量备份。xfsdump的备份级别默认为0.

xfsdump的命令格式为:

xfsdump |-f 备份存放位置要备份的路径或设备文件

xfsdump命令常用的选项:

-f: 指定备份文件目录

-L: 指定标签session label

-M: 指定设备标签media labe........

-s: 备份单个文件，-s后面不能直接跟路径

xfsdump使用限制:

1.只能备份已挂载的文件系统

2.必须使用root的权限才能操作

3.只能备份XFS文件系统

4.备份后的数据只能让xfsrestore解析

5.不能备份两个具有相同UUID的文件系统(可用blkid命令查看)

使用fdisk创建分区/dev/sdb1，格式化xfs文件系统

fdisk /dev/sdb
partprobe /dev/sdb
mkfs.xfs /dev/ sdb1              #  mkfs.xfs [-f] /dev/sdbl
mount /dev/sdb1 /mnt
cd /data
cp /etc/passwd ./
mkdir ky19
touch ky19/yizu   创建文件夹

使用xfsdump命令备份整个分区

rpm -qa | grep xfsdump
yum install -y xfsdump
xfsdump -f /opt/dump_sdb1 /dev/sdb1 [-L dump_sdb1 -M sdb1]
xfsdump -f /opt/dump_sdb /dev/sdb1 -L dump_sdb -M sdb1

        

cd /mnt
rm -rf ./*
ls
xfsrestore -f /opt/dump_sdb1 /mnt

案例一：

1.使用fdisk创建分区/dev/sdb3，格式化xfs文件系统并挂载

 

2.创建测试使用的文件、目录，并在文件中写入数据 

3. 使用xfsdump命令备份整个分区

交互式：

无交互式：

 4.模拟数据丢失并使用xfsrestore 命令恢复文件 标签

 

 案例二：增量备份

备份可做成周期性计划任务

五、日志文件

1.日志的功能

用于记录系统、程序运行中发生的各种事件

通过阅读日志，有助于诊断和解决系统故障

2.日志文件的分类

内核及系统日志

由系统服务rsyslog统一进行管理，日志格式基本相似

用户日志

记录系统用户登录及退出系统的相关信息

程序日志.

由各种应用程序独立管理的日志文件，记录格式不统一

3.日志保存位置

默认位于: /var/log目录下

主要日志文件介绍

内核及公共消息日志	/var/log/messages
计划任务日志	/var/log/cron
系统引导日志	/var/log/dmesg
邮件系统日志	/var/log/maillog
用户登录日志	/var/log/lastlog
	/var/log/secure
	/var/log/wtmp
	/var/log/btmp

内核及系统日志由系统服务rsys1og统一管理，主配置文件为/etc/rsyslog.conf

Linux操作系统本身和大部分服务器程序的日志文件都默认放在目录/var/1og/下。

1.常见的一些日志文件:

#内核及公共消息日志:

/var/1og/messages:记录Linux内核消息及各种应用程序的公共日志信息，包括启动、IO错误、网络错误、程序故障等。对于未使用独立日志文件的应用程序或服务，一般都可以从该日志文件中获得相关的事件记录信息。

#计划任务日志:

/var/1og/cron:记录crond计划任务产生的事件信息。

#系统引导日志:

/var/1og/dmesg:记录Linux系统在引导过程中的各种事件信息。

#邮件系统日志:

/var/1og/maillog:记录进入或发出系统的电子邮件活动。

#用户登录日志:

/var/log/secure:记录用户认证相关的安全事件信息。

/var/1og/lastlog:记录每个用户最近的登录事件。二进制格式

/var/1og/wtmp: 记录每个用户登录、注销及系统启动和停机事件。二进制格式

/var/run/btmp: 记录失败的、错误的登录尝试及验证事件。二进制格式

vim /etc/rsyslog.conf

*.info            #表示info等级及以上的所有等级的信息都写到对应的日志文件里

mail.none          表示某事件的信息不写到日志文件里(这里比如是邮件)

2.扩展：日志检查

服务端  vim /etc/rsyslog.conf    将19、20行取消注释 （udp注释15、16行）

systemctl restart rsyslog.service    重启rsyslog服务
netstat -antp | grep 514             查看tcp 514端口

  客户端 vim /etc/rsyslog.conf  在90行下面添加*.* @@ip地址：514（ *.*所有的日志信息）

重启服务

进行所有操作都可以看到 （不同的操作在不同的日志文件）

3. 小结：

1.服务端---->配置文件:1.接受那种协议（TCP或UDP）2.接收哪些日志类型

2.客户端:监听自己的rsyslog服务，一旦配置完成重启服务后，就会运行配置文件中的协议类型

（tcp或udp）并且发送给服务端

3.rsyslog相关信息：

由系统服务rsyslog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

4.日志消息的级别

Linux系统内核日志消息的优先级别(数字等级越小，优先级越高，消息越重要)

级号	消息	级别	说明
0	EMERG	紧急	会导致主机系统不可用的情况
1	ALERT	警告	必须马上采取措施解决的问题
2	CRIT	严重	比较严重的情况
3	ERR	错误	运行出现错误
4	WARNING	提醒	可能会影响系统功能的事件
5	NOTICE	注意	不会影响系统但值得注意
6	INFO	信息	一般信息
7	DEBUG	调试	程序或系统调试信息等

公共日志/var/1og/messages文件的记录格式

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。

消息字段:消息的具体内容。

程序自已维护日志记录，httpd 网站服务程序使用两个日志文件:

access_log   #记录客户访问事件

error_log    #记录错误事件。

5.用户日志分析

保存了用户登录、退出系统等相关信息

/var/log/lastlog:最近的用户登录事件

/var/log/wtmp:用户登录、注销及系统开、关机事件

/var/run/utmp:当前登录的每个用户的详细信息

/var/log/secure:与用户验证相关的安全性事件

分析工具

users、who、 W、last、 lastb、lastlog

程序日志分析

Web服务: /var/log/httpd/

access_log、 error_log

代理服务: /var/log/squid/

access.log、cache.log、

FTP服务: /var/log/xferlog

分析工具

文本查看、grep过滤检索、Webmin管理套件中查看

awk、sed等文本过滤、格式化编辑工具

Webalizer、Awstats等专用日志分析工具

日志管理策略

1.及时作好备份和归档

2.延长日志保存期限

3.控制日志访问权限

     日志中可能会包含各类敏感信息，如账户、口令等

4.集中管理日志

     将服务器的日志文件发到统一的日志文件服务器

     便于日志信息的统一收集、整理和分析

     杜绝日志信息的意外丢失、恶意篡改或删除

六、总结

1.block与inode

2.硬链接与软链接

3.恢复误删除的文件（ext3、ext4、xfs可做成周期性计划任务节省时间）

4.Linux主要包含的日志文件

5.Linux系统的日志消息级别（0-7）

6.Linux系统中用户日志的查询命令

7.who、W、users、 last、 lastb