linux笔记 第八天

课程内容：

    1、linux文件系统基础概念

    2、设备文件及磁盘分区

    3、文件系统的管理与挂载

    4、文件系统的管理与挂载

 

一、linux文件系统基础概念

        1、磁盘的结构（磁盘disk、盘面quotation、磁道track、扇区sector（存储单位）、磁头head、柱面cylinder，每个盘面有2个磁头）

         block（磁盘块是扇区的2的N次方倍，如扇区是512byte,那么块大小为1k 2k 4k 等）

          一个块只能属于一个文件，如果文件很大，要占用很多块，因此一个文件可以包含很多块。

        2、存储空间分2部分：数据区和元数据区（stat命令查看文件元数据 文件名 时间 属主 权限，

对应的数据存储在哪些磁盘块上）目录是一个路径映射符。

        index node：索引区域中每个文件云数据条件

        每个iNode都有其编号：ls -i 可以查看文件iNode编号，每个iNode指向常见类型的文件(f,d）指向磁盘数据区中的某个或某些个磁盘块；目录文件数据区存储的是（此目录的）文件名，以及对应的iNode编号，根（/）是自引用位置，系统启动默认找到的/

        3、格式化：创建文件系统

        4、bitmap:位图索引  存储数据时扫描iNode索引、块索引找到未使用的iNode和块来存放。

                因为inode编号太多查找该inode是否使用比较消耗资源，为了更快的查找到未使用的inode会对inode做索引这叫bitmap（位图索引）inode位图，相对应的块也会做block bitmap（块位图），所以元数据区中存放了（inode、ionde bitmap、block bitmap），数据存储方式：每次会拿8个未使用的磁盘块用来存储，如果只用了一个会把未使用的块还回去不够时在取8个未使用磁盘块，评估磁盘性能时会有2种评估模型（随机io和连续io：磁盘读写数据是靠机械手臂完成，如果数据是连续存储将会提高读写速度，乱序将影响读写性能）

        5、为了方便管理把块分为块组，每个块组都有独立的数据区和元数据区，块组的元数据信息和块组之间运行都由超级块（super block）进行协调，并且在多个块组中会有超级块备份，tune2fs可以查看分区的超级块信息 例：tune2fs -l /dev/sda1，还可以通过dumpe2fs查看分区中块组信息 例：dumpe2fs /dev/sda1 加上-h也可以查看超级块信息
      6、链接文件：

            硬链接： 两个文件指向同一个iNode，一个文件称为另一个文件的硬链接。

            软链接：当一个文件指向另一个文件的路径（或字符串）时，这个文件称另一个文件的软连接
            软链接的大小为文件名字符数长度。一个iNode可以被引用多次，其计数器在引用次数降为0之前是不会被标记为未用的

              6.1、创建链接：

                      ln [-sv]  SRC DEST    :-s 表示软连接，-v：显示创建过程

              硬链接：

                    eg: #cp /etc/rc.d/rc.sysinit /tmp   

                        #ll -h   

                        #ln rc.sysinit rc.hardlink       iNode 计数器变成2

                        #  ls -li 发现2个文件Inode 相同，说明指向同一个文件，因此为硬链接。

                    如果把rc.sysinit 删除掉，只是iNode计数器减一，rc.hardlink 依然能访问，

                    修改任何一个文件，另一个文件也被修改。    

               硬链接特性：

                    1、不能对目录创建硬链接 2、硬链接不能跨分区 3、创建硬链接增加iNode计数

 

                软链接：

                    eg:# ln -sv rc.hardlink rc.softlink                     

                       # rc.softlink----->rc.hardlink

                       #ln -sv /tmp/rc.hardlink /tmp/rc.soft2        

                       #rc.soft2--->rc.hardlink

                   删除rc.hardlink ,链接错误，cp任意文件重名名为rc.hardlink，链接正常显示。

               软（符号）链接特性：

                    1、可以对目录创建链接 2、不受分区限制 3、创建软链接不增加iNode计数

 

                6.2、文件改变

             文件被删除：意味着iNode被标记为空闲，此iNode指向磁盘块被标记为空闲。

                    如果iNode被引用多次，且此次删除未使得其引用计数降低为0的话，说明文件仅删除了一个访问路径，

            文件被复制：创建一个新文件，并把原文件的数据指向磁盘块中再写一次的过程。

            文件被移动：

                    1、同一个分区移动：改变了文件的访问路径，原文件不变，iNode不变。

                    2、不同分区移动：在新分区创建文件，把数据复制过去，删除原分区数据。

 

 二、linux文件系统类型

            ext(2、3、4)、xfs、ffs、ufs、feiserfs 、jfs   （注：ext2不支持日志文件）

            swap:交换文件系统

            网络文件系统：nfs ,smbfs(cifs)

            分布式文件系统：ceph

            光盘文件系统：iso9660

            btrfs,

    2.1  linux的磁盘管理

        linux哲学思想，一切皆文件。

        设备文件：特殊文见，只有iNode没有数据，关联至一个驱动程序进而跟对应的硬件设备打交道。通常在/Dev目录下（b块设备，c线性设备），在设备元数据中都有其设备号（主设备号：用于标记设备类型；次设备号：用于标记同一类设备的不同设备；此设备名称由ICANN制定。

               

        创建设备文件：mknod [option]…name tpye [major minor]

                    如：mknod -m 664 /dev/testdev b 120 0   删除：rm -rf /dev/testdev

        磁盘设备文件：

            /dev/hd:    并口 IDE  133M/B

            /dev/sd：   串口 USB、SATA3 6Gbps/8、SCSI(并行10000转 15000转)、SAS

            /dev/sd[a-z]

                分区：数字表示 /dev/sda1  /dev/sha2

                分区编号：主+扩展：1--4   逻辑分区：5开始  查看磁盘信息：fdisk -l

 

三 磁盘分区   

                 磁盘使用过程：  磁盘-->创建分区-->创建文件系统（格式化）-->挂载
                          
                  传统的MBR(Master Boot Record)分区方式，有一个局限：无法支持超过2TB的硬盘的分区（或单个分区超过2TB),而GPT的分区表很好了解决了传统MBR无法逾越2TB的限制。但是在Linux系统中，传统的fdisk命令无法支持GPT分区方式,parted是更强大的分区工具，它的操作都是实时的，也就是说你执行了一个分区的命令，他就实实在在地分区了，而不是像fdisk那样，需要执行w命令写入所做的修改， 所以进行parted的测试千万注意不能在生产环境中.

        硬盘分区：磁道（track）扇区（sector）柱面（cylinder）分区是根据柱面划分的，磁盘的盘面有许多磁道，每个磁道是由多个扇区组成，每个扇区有512个字节；0磁道0扇区被称为MBR(master boot record)主引导记录，负责引导操作系统（os）启动

 

               MBR  512Bytes的组成：（446bytes:程序bootloader、64bytes:分区表、每16bytes标记一个分区，一共4个主分区、2bytes:SA,BMR有效性标记）

              

    创建磁盘分区：

            查看磁盘分区：fdisk -l [device]……   如：fdisk -l /dev/sda、fdisk -l | grep "^/dev/sda*"

            创建分区：fdisk 【device】     如：fdisk /dev/sda

                交互式界面，有许多子命令：m 帮助            

                    p:print 显示磁盘分区表

                    n:new 新建分区

                    d:delete 删除分区

                    l:查看所有systemID

                    t:修改分区的系统ID

                    w:保存并退出，q:不保存退出

        注意：分区完成后，查看分区信息：cat /proc/partitions 发现sda3 sda5未被内核识别，因此不能格式化分区，挂载等操作，所以让内核重读磁盘信息（如重启）。对于已经有分区处于使用状态的磁盘不能重启，新建分区后需要让内核重读其分区表：Centos5: partprobe [device] ,Centos6:partx或者kpartx [device]来识别,centos6许多次交替操作2条命令方可生效。如下：

        kpartx -l /dev/sda   -l列出分区信息 ，cat /proc/partitions

        kpartx -af /dev/sda  -a添加 -f强制 再来一次 partx -a /dev/sda 再cat 即可出现列表

        ls /dev/sda* 查看分区列表。

        分区创建工具：sfdisk和parted

 

    练习：写一个脚本：

          1、提示输入一个对其执行分区的新硬件设备文件

          2、提醒用户接下来的操作销毁所有的数据，你继续吗？Y继续，其他字符退出

          3、对磁盘新建分区主分区1：大小512M,主分区2：大小2G

          4、创建完成后显示结果：

  

四、创建文件系统 （file system）

    1、创建文件系统（格式化）：

            格式化分2步（厂家出厂进行低级格式化、用户需要高级格式化）  

        mkfs:make file system        -t   FSTPYPE   [DEVICE]

                mkfs -t FSTYPE = mkfs.fstype       如：mkfs -t ext4 = mkfs.ext4   

        而 mkfs -t xfs /dev/sda5 提示错误说明该系统没有装载xfs文件系统。

        注意：centos 6.5

            linux 内核是模块化的，这些模块支持动态装载和卸载：文件系统可能会被直接打包进内核，也可以被编译成内核模块。 lsmod 查看系统文件。

            如果期望将某分区格式化成某特定文件系统，通常需要一个与之对应的在用户空间可使用的命令行工具来实现。如  mkfs -t xfs /dev/sda5 提示错误，这是需要安装xfs文件系统，

yum -y install xfsprogs ,安装完成后，再mkfs -t xfs /dev/sda5就没问题了。

 

        <1> 文件系统的日志功能：journal

            ext2:无日志功能

            ext3，ext4，xfs:日志功能 (带日志功能的存储原理：

            1、在日志区写入元数据信息 2、写入数据 3、将日志区元数据信息移到元数据区)

        <2> mke2fs（ext系列的文件系统有专门的创建文件系统的工具，不建议使用mkfs）

              常用选项： -b {1024|2048|4096} 指定块大小

                                    -t {ext2|ext3|ext4} 指定分区格式 

                                    -L LABEL 指定卷标 

                                    -j 相当于 -t ext3

                                    -i n :每多少个字节给创建一个iNode，此字节数不应该小于块大小

                                    -N n:直接指定可用的iNode数

                                    -m n:指定预留空间占整个分区空间的百分比，默认是5% 

                                    

        <3> 查看超级块信息：

            #tune2fs -l DEVICE

            #dumpe2fs -h DEVICE ,dumpe2fs device(查看超级块组信息)

    2、修改分区属性：tune2fs

            blkid:查看指定设备块的信息 如，blkid /dev/sda5

           e2label:查看或设定卷标   格式：e2label DEVICE [LABEL] 

        注意：块大小无法调整

        -j :ext2---->ext3

        -L LABEL:修改卷标

        -m #:修改预留空间百分比

        -O [^]FEATURE :启用指定特性；特性前加^,表示关闭特性

        -o [^]mount-options:开启或关闭指定的挂载选项 

    3、文件系统修复

        因进程意外终止或者系统崩溃等情况导致写入操作非正常中止时，可能会导致文件系统损坏,此时应该修复文件系统（注意：必须离线修复也就是先卸载文件系统）

        fsck 

            -t fstype 指定文件类型      如：fsck -t ext3 -a /dev/sda3

            -a 自动修复错误

            -r 交互式修复错误

        e2fsck:ext系列文件系统的专用工具(-y :yes ;-f :force 强制进行检查)

      补充：Windows不能识别linux的文件系统，所以U盘不能格式成ext系列，U盘一般为FAT32

      格式化FAT32 (mkfs -t vfat)

    4、交换分区 swap

       缓解物理内存资源不够的情况：

       创建交换分区 ：fdisk /dev/sda ,给磁盘分出一个（1到2倍内存大小）空间将ID改成82，用mkswap 创建交换分区

        mkswap [-L LABEL] DEVICE  如：mkswap -L SWAP1 /dev/sda7

 

五、关于挂载

        文件系统挂载：默认只有管理员才有权限挂载

        将额外的分区与根文件系统上的某目录建立关联关系的过程，目录中的原有文件会被隐藏。

        挂载点：另一个文件系统的访问入口

 

        <1> 挂载：mount DEVICE MOUNT_POINT    固定挂载点：/mnt,/media

               mount [option]…[-t fstype][-o option] 设备 挂载点 （挂载点：事先存在、空闲目录）

              常用挂载选项：  -t fstype 指定挂载文件系统类型

                            -r 只读挂载

                            -w read and write 读写挂载

                            -L LABEL 以卷标方式指定设备，mount -L LABEL 挂载点

                            -U UUID 以UUID的方式指定设备 mount UUID='某uuid号'或 -U UUID

                            -a 自动挂载所有（/etc/fstab文件中定义）的支持自动挂载的设备

                            -n:挂载时，不更新/etc/mtab文件

                         -o option

                            async:异步I/O,数据写操作先于内存完成，而后再根据某种策略更新至持久设备中

                            sync:同步I/O

                            atime/noatime:文件和目录被访问时是更新最近一次的访问时间戳。

                            auto/noauto:设备是否支持mount的-a选项自动挂载

                            diratime/nodiratime:目录被访问时是最近一次的访问的时间戳

                            dev/nodev: 是否支持在此设备上使用设备；

                            exec/noexec: 是否允许执行此设备上的二进制程序文件

                            suid/nosuid: 是否支持在此设备的文件上使用suid

                            remount: 重新挂载，通常用于不卸载的情况下重新指定挂载选项

                            ro: 只读

                            rw: 读写

                            user/nouser: 是否允许普通挂载此文件设备

                            acl: 在此设备是支持使用facl，默认不支持；

 

                例如：以指定挂载后支持acl为例：

                    方法1：

                       mount -o acl DEVICE MOUNT_POINT

 

                    方法2：

                       tune2fs -o acl DEVICE

                        为设备设定默认挂载选项

 

                    查看所有已挂载的设备：

                    #mount

                    #cat /proc/mounts（系统内核识别）

                    #cat /etc/mtab (调用mount命令)

        <2>卸载：umount device 或者 umount mount_point ，挂载点没有被进程访问时才能卸载。

                 查看哪些进程正在访问挂载的设备：

                 fuser -v 挂载点

                 中止正在此挂载点的进程：

                 fuser -km 挂载点

 

            df: disk free

                -h: human-readable

                -i: 显示inode的使用信息而非默认的磁盘空间使用信息

 

            du: disk usage （-s ; -h）

 

练习：创建一个20G的分区，块大小为2048，预留百分比为3，卷标为MYDATA，要求挂载后支持acl，使用UUID的方式挂载至/mydata目录；

使用重新挂载的功能，让其不支持dev功能；

 

七、交换分区：mkswap

            free: 查看内存及交换分区的使用信息

 

            启用交换分区 swapon [DEVICE]       -a: all, 启用所有交换分区     -p #: 指定此交换设备的优先级

            禁用交换分区  swapoff [DEVICE]       -a: 禁用所有    例如： swapoff /dev/sda2

 

            自动挂载的设备的配置文件：/etc/fstab6  字段说明如下：

            设备名称: 设备挂载点: 文件系统: 挂载选项: 转储频率（0:从不转储1: 每天转储2: 每隔一天）

            : 自检次序（0：不自检，额外创建的文件系统都无须自动自检 1：首先自检，通常只有根文件系统需要首先自检 2：次级自检，不同的设备可以使用同一个自检次序 3~9）

 

挂载选项可以有多个，彼此间使用逗号分隔；      

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