Linux磁盘和文件系统管理--9.1作业
一 Linux磁盘管理
1.硬盘分为：机械式硬盘、SSD
2.机械式：
1)盘片（Platter）：一块硬盘有若干盘片，每个盘片有可以存储数据的上、下两盘面（Side）。这些盘面堆叠在主轴上高速旋转，它们从上至下从"0"开始依次编号；
2)磁道（Track）：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；
3)扇区(sector): 最小的物理存储单位，每个扇区为512bytes；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。
4)柱面(cylinder): 分区的基本单位；所有盘面上的同一磁道构成一个圆柱，称作柱面；
5）主引导记录(MBR，Master Boot Record)：安装引导加载程序的地方512bytes
446字节: bootloader启动引导加载器
64字节: filesystem allocation table文件系统分配表，其中每16字节标识一个分区，所以最多分配4个主分区
2字节：标记此MBR中的数据是否有效，其中55AA表示有效
3.磁盘接口类型：
1）IDE (ATA)：133MB/s，Centos5下标注为：/dev/hd
SCSI: 640MB/s
SATA：6Gbps
SAS：6Gbps
USB：480MB/s
2）识别硬盘设备：/dev/sd
标记不同的硬盘设备：/dev/sd[a-z]
标记同一设备上的不同分区：/dev/sd[a-z][1-]
1-4: 主或扩展分区标识
5+：逻辑分区标识
3）设备文件被称为特殊文件，用设备号标记，由major, minor组成。
major: 设备类型；让内核识别相应驱动
minor: 同一类型下的不同设备；
4）"块"：block，存取单位是'块'，随机设备
"字符"：character，存取单位是'字符'，线性设备
5）GPT：GUID磁碟分割表（GUIDPartition Table，缩写：GPT）是一个实体硬盘的分区表的结构布局的标准，不同于MBR
4.分区：分隔存储空间为多个小的空间，每个空间可独立使用文件系统；
1）分区工具： fdisk, parted, sfdisk
2）fdisk工具：manipulate disk partition table(操作磁盘分区表)
分区管理子命令(fdisk /dev/sda)：
p: print the partition table 显示磁盘分区表
n: add a new partition 创建新分区
d: delete a partition 删除分区
t: change a partition's system id 修改分区ID
l: list known partition types 列出所有支持ID类型
w: write table to disk and exit 保存退出
q: 放弃修改并退出
m: 获取帮助
创建完成之后，查看内核是否已经识别新的分区： # cat /proc/partitions
3）内核重读磁盘分区表命令：
（1）CentOS 5: partprobe [DEVICE]
CentOS 6和7: partxkpartx
（2）partx命令：
partx DEVICE
partx -a DEVICE
partx -a -n M:N DEVICE 或者 M ， M: ， :N
[root@localhost ~]# partx - /dev/sdb NR START END SECTORS SIZE NAME UUID 1 2048 20973567 20971520 10G 5 4096 10489855 10485760 5G
（3）kpartx命令： kpartx -af DEVICE
二 Linux文件系统管理
1.文件系统
1）VFS(Virtual File System虚拟文件系统)，是Linux文件系统对外的接口。任何要使用文件系统的程序都必须经由这层接口来使用它。
VFS 目录树结构：
2）Linux：ext2, ext3, ext4第四代扩展文件系统（Fourth extended filesystem）, reiserfs, xfs, btrfs, swap(交换分区)
光盘：iso9660
Windows: fat32(vfat), ntfs
Unix: ffs, ufs, jfs, jfs2
网络文件系统：nfs, cifs
集群文件系统：ocfs2, gfs2
分布式文件系统：ceph, moosefs, mogilefs, hdfs, gfs, glusterfs
3）日志型文件系统：
(1)非日志型文件系统：ext2
日志型文件系统：ext3
(2) swap：交换分区；当内存不足的时候，把一部分硬盘空间虚拟成内存使用,从而解决内存容量不足的情况。
2.创建工具：
1）mkfs (make filesystem)
2）ext系列文件系统的专用管理工具：
mke2fs -t {ext2|ext3|ext4} DEVICE
-b BLOCK: 1024, 2048, 4096
-L 'LABEL': 设定卷标
3）blkid命令：
blkid DEVICE
LABEL, UUID, TYPE
3.创建文件系统：
在分区上执行格式化（高级格式化）要使用某种文件系统需满足两个条件：
内核中：支持此中文件系统
用户空间：有文件系统管理工具
mke2fs [OPTION]... DEVICE
-t {ext2|ext3|ext4}
-b {1024|2048|4096}
-L 'LABEL'
-j: mke2fs -t ext3
-i #：多少个字节分配一个inode
-N #：
-m #: 预留磁盘空间占据多大百分比的空间为后期管理使用；
-O FEATURE[,...]
-O ^FEATURE：关闭此特性
4.文件系统属性查看及调整工具：
1）e2label：命名和查看卷标
[root@localhost ~]# e2label /dev/sdb5
[root@localhost ~]# e2label /dev/sdb5 TEST
[root@localhost ~]# e2label /dev/sdb5
TEST
2）tune2fs：显示ext系列文件系统的属性，或调整其属性；
-l：显示超级块中的信息；显示整个文件的属性及布局等相关信息；
-L 'LABEL'：修改卷标；
-m #: 调整预留给管理员的管理空间百分比；
-j: ext2 --> ext3
-O:文件系统属性的启动或关闭
-o:文件系统默认挂载选项的启用或关闭
3）dumpe2fs：显示文件系统的布局和超级块信息
-h: 仅显示超级块信息；
5.文件系统检测：
1）fsck: Filesystem check 用于检查并且试图修复文件系统中的错误。当文件系统发生错误四化，可用fsck指令尝试加以修复。
-t<文件系统类型>：指定要检查的文件系统类型
-a: 自动修复错误
-r: 采用互动模式，在执行修复时询问问题，让用户得以确认并决定处理方式；
-f: 强制检测
2）e2fsck：ext系列文件系统专用的检测修复工具；
-y: 自动回答为"yes"
-f：force
6.文件系统的挂载和使用：
1）kernel --> rootfs(分区)
rootfs分区要包含： bin, sbin, etc, lib, lib64, dev, tmp, proc, sys
/sbin/init
2）挂载：将额外文件系统与根文件系统某现存的目录建立起关联关系，进而使得此目录做为其它文件系统访问入口的行为；
3）解除此关联关系的过程叫卸载；
4）挂载点：mount point, 设备挂载至目录；
注意：挂载点在挂载在之后，其内部原有的文件会被暂时隐藏；建立使用空目录做为挂载点；
5）挂载方法：
（1）mount：通过读取/etc/mtab文件来显示当前系统所有已经挂
（2）mount -a：挂载/etc/fstab文件中的所有支持自动挂载的文件系统；
（3）格式：mount [options] [-o options] DEVICEMOUNT_POINT
DEVICE:要挂载的设备：
(1)设备文件：/dev/sda5
(2)卷标：-L 'LABEL'
(3)UUID：-U 'UUID'
(4)伪文件系统名称
[options]：选项
-t：文件系统类型
-r: 以“只读”方式挂载此文件系统
-w: 以“读写”方式挂载此文件系统
-n：每个文件系统在挂载时都会自动更新/etc/mtab文件，-n用于禁止此功能；
此时，如果想查看挂载的所有文件系统：cat/proc/mounts
a: 自动挂载所有支持自动挂载的设备；
-B：绑定目录至另一个目录上；
-o 挂载选项：
async：异步模式（默认）
sync: 同步模式
atime/noatime：是否更新访问时间戳；
diratime/nodiratime：是否更新目录的访问时间戳；
auto/noauto: 是否允许此设备被自动挂载；
exec/noexec：是否允许执行此文件系统上应用程序；
dev/nodev：是否支持在此设备上使用设备文件；
remount：重新挂载
ro：只读挂载
rw：读写挂载
user/nouser: 是否允许普通挂载此设备；
acl：是否支持此设备上使用facl；
defaults：rw, suid,dev, exec, auto, nouser, and async
5）umount：卸载命令
# umount DEVICE
# umount MOUNT_POINT
查看正在访问指定挂载点的进程：
# fuser -v MOUNT_POINT
终止所有正在访问指定的挂载点的进程：
# fuser -km MOUNT_POINT
7.交换分区：
1）free命令：查看memory和swap的使用状态
-m:以MB为单位
-g:以GB为单位
2）mkswap：创建交换分区
mkswap [option] DEVICE
-L 'LABEL'
3）swapon：启用交换分区
swapon [option] [DEVICE]
-a:激活所有交换分区
-pPRIORITY: 设定其优先级；
4）swapoff：禁用交换分区
swapoff[option] [DEVICE]
8.文件系统等空间占用信息的查看：
1）df: disk free查看当前系统上已挂载的分区，及其空间使用信息、inode信息
-h: human-readable
-i: inode数量
-P: 以Posix兼容的格式输出
2）du: disk usage 估计文件空间使用
-h: human-readable
-s: summary
9.文件系统相关挂载配置文件：/etc/fstab（每行定义一个文件系统）
1)格式：要挂载的设备或伪文件系统 挂载点 文件系统类型 挂载选项 转储频率 自检次序
2)要挂载的设备：设备文件、LABEL=、UUID=、伪文件系统名称
3)挂载选项：defaults
4)转储频率：
0：不转储
1：每天转储
2：每隔一天转储
5)自检次序：
0：不自检(建议设置不自检，做手动监测)
1：首先自检，通常只有/才为1
10.文件系统上的链接文件：
1)硬链接：新建的文件是已经存在的文件的一个别名，当原文件删除时，新建的文件仍然可以使用
硬链接存在以下几点特性：
l 文件有相同的inode 及 data block；
l 只能对已存在的文件进行创建；
l 不能交叉文件系统进行硬链接的创建；
l 不能对目录进行创建，只可对文件创建；
l 删除一个硬链接文件并不影响其他有相同 inode 号的文件；
l 两个路径指向同一个inode
l 不能跨分区进行
l 指向同一个inode的多个不同路径; 创建文件的硬链接会增加inode的引用计数；
l 删除硬链接仅是删除其一个访问路径，只到最后一个路径被删除；
2)软链接：也称符号连接，新建的文件以“路径”的形式来表示另一个文件，和windows的快捷方式类似
软链接存在以下几点特性：
l 链接文件的数据指向另一个文件路径；
l 可以对目录进行；
l 可以跨分区；
l 指向的是另一个文件路径；而非inode；
l 文件创建符号链接不会增加其引用计数；
l 删除原文件，符号链接文件也将无法；
3）图解区别
练习：
创建一个10G文件系统，类型为ext4，要求开机可自动挂载至/mydata目录；
1.关闭Centos7，在Vmware中添加一块20G硬盘，开机；
2.开机后执行# fdisk �Cl，显示会出现新的磁盘sdb：
3.在新磁盘中创建一个10G的分区：
W键保存退出
4.重读分区表并查看系统内核是否识：
5.对新建的分区进行格式化：
6. 创建mydata目录，并使用mount命令挂载至此目录
7.编辑/etc/fstab配置文件，使得开机后系统自动挂载该分区
