一个软件挂上了GPL版权宣告之后,他自然就成了自由软件!这个软件就具有底下的特色:
但请特别留意,你所修改的任何一个自由软件都不应该也不能这样:
主要分割、扩展分配与逻辑分割的特性我们作个简单的定义罗:
整个启动流程到操作系统之前的动作应该是这样的:
这个boot loader的主要任务有底下这些项目:
MBR的启动管理程序提供两个菜单,菜单一(M1)可以直接加载Windows的核心文件来启动; 菜单二(M2)则是将启动管理工作交给第二个分割槽的启动磁区(boot sector)。当使用者在启动的时候选择菜单二时, 那么整个启动管理工作就会交给第二分割槽的启动管理程序了。 当第二个启动管理程序启动后,该启动管理程序内(上图中)仅有一个启动菜单,因此就能够使用Linux的核心文件来启动罗。 这就是多重启动的工作情况啦!我们将上图作个总结:
一般来说,我们是可以手动来直接修改X Window的配置文件的,不过,修改完成之后的配置项目并不会立刻被加载, 必须要重新启动X才行(特别注意,不是重新启动,而是重新启动X!) 。那么如何重新启动X呢? 最简单的方法就是:
如果你是以纯文本环境启动Linux的,默认的tty7是没有东西的!万一如此的话,那要怎么启动X窗口画面呢? 你可以在tty1~tty6的任意一个终端接口使用你的账号登陆后(登陆的方法下一小节会介绍), 然后下达如下的命令即可:
[vbird@www ~]$ startx |
常常有些朋友在配置好了Linux之后,结果root密码给他忘记去!要重新安装吗?不需要的, 你只要以单人维护模式登陆即可更改你的root密码喔!由于lilo这个启动管理程序已经很少见了, 这里鸟哥使用grub启动管理程序作为范例来介绍啰!
先将系统重新启动,在读秒的时候按下任意键就会出现如同第四章图3.2的菜单画面,仔细看菜单底下的说明, 按下『e』就能够进入grub的编辑模式了。此时你看到的画面有点像底下这样:
root (hd0,0) kernel /vmlinuz-2.6.18-128.el5 ro root=LABEL=/ rhgb quiet initrd /initrd-2.6.18-128.el5.img |
此时,请将光标移动到kernel那一行,再按一次『 e 』进入kernel该行的编辑画面中, 然后在出现的画面当中,最后方输入 single :
kernel /vmlinuz-2.6.18-128.el5 ro root=LABEL=/ rhgb quiet single |
再按下『 Enter 』确定之后,按下 b 就可以启动进入单人维护模式了! 在这个模式底下,你会在tty1的地方不需要输入密码即可取得终端机的控制权(而且是使用root的身份喔!)。 之后就能够修改root的密码了!请使用底下的命令来修改root的密码喔!
[root@www ~]# passwd # 接下来系统会要求你输入两次新的密码,然后再来reboot即可顺利修订root密码了! |
这里仅是介绍一个简单的处理方法而已,更多的原理与说明将会在后续的各相关章节介绍的喔!
第六章、Linux 的文件权限与目录配置
Linux一般将文件可存取的身份分为三个类别,分别是 owner/group/others,且三种身份各有 read/write/execute 等权限。
所有的系统上的账号与一般身份使用者,还有那个root的相关信息, 都是记录在/etc/passwd这个文件内的。至于个人的密码则是记录在/etc/shadow这个文件下。 此外,Linux所有的组名都纪录在/etc/group内
ls-al后
知道如何改变文件的群组与拥有者了,那么什么时候要使用chown或chgrp呢?或许你会觉得奇怪吧? 是的,确实有时候需要变更文件的拥有者的,最常见的例子就是在复制文件给你之外的其他人时, 我们使用最简单的cp指令来说明好了:
[root@www ~]# cp 来源文件 目标文件 |
假设你今天要将.bashrc这个文件拷贝成为.bashrc_test档名,且是要给bin这个人,你可以这样做:
[root@www ~]# cp .bashrc .bashrc_test [root@www ~]# ls -al .bashrc* -rw-r--r-- 1 root root 395 Jul 4 11:45 .bashrc -rw-r--r-- 1 root root 395 Jul 13 11:31 .bashrc_test <==新文件的属性没变 |
由于复制行为(cp)会复制执行者的属性与权限,所以!怎么办?.bashrc_test还是属于root所拥有, 如此一来,即使你将文件拿给bin这个使用者了,那他仍然无法修改的(看属性/权限就知道了吧), 所以你就必须要将这个文件的拥有者与群组修改一下啰!知道如何修改了吧?
改变权限, chmod
数字类型改变文件权限
r:4
w:2
x:1
每种身份(owner/group/others)各自的三个权限(r/w/x)分数是需要累加的,例如当权限为: [-rwxrwx---] 分数则是:
owner = rwx = 4+2+1 = 7
group = rwx = 4+2+1 = 7
others= --- = 0+0+0 = 0
符号类型改变文件权限
还有一个改变权限的方法呦!从之前的介绍中我们可以发现,基本上就九个权限分别是(1)user (2)group (3)others三种身份啦!那么我们就可以藉由 u, g, o 来代表三种身份的权限!此外, a 则代表 all 亦即全部的身份!那么读写的权限就可以写成r, w, x!也就是可以使用底下的方式来看:
chmod u
g
o
a+(加入)
-(除去)
=(设定)r
w
x文件或目录
那么假如是『 -rwxr-xr-- 』这样的权限呢?可以使用『 chmod u=rwx,g=rx,o=r filename 』来设定
文件是实际含有数据的地方,包括一般文本文件、数据库内容文件、二进制可执行文件(binary program)等等。 因此,权限对于文件来说,他的意义是这样的:
那个可读(r)代表读取文件内容是还好了解,那么可执行(x)呢?这里你就必须要小心啦! 因为在Windows底下一个文件是否具有执行的能力是藉由『 扩展名 』来判断的, 例如:.exe, .bat, .com 等等,但是在Linux底下,我们的文件是否能被执行,则是藉由是否具有『x』这个权限来决定的!跟档名是没有绝对的关系的!
至于最后一个w这个权限呢?当你对一个文件具有w权限时,你可以具有写入/编辑/新增/修改文件的内容的权限, 但并不具备有删除该文件本身的权限!对于文件的rwx来说, 主要都是针对『文件的内容』而言,与文件档名的存在与否没有关系喔!因为文件记录的是实际的数据嘛!
文件是存放实际数据的所在,那么目录主要是储存啥玩意啊?目录主要的内容在记录文件名列表,文件名与目录有强烈的关连啦! 所以如果是针对目录时,那个 r, w, x 对目录是什么意义呢?
我们在刚刚提到使用『ls -l』观察到第一栏那十个字符中,第一个字符为文件的类型。 除了常见的一般文件(-)与目录文件(d)之外,还有哪些种类的文件类型呢?
有鉴于上述的说明,因此FHS定义出根目录(/)底下应该要有底下这些次目录的存在才好:
根目录 (/) 的意义与内容
目录 | 应放置文件内容 |
/bin | 系统有很多放置执行文件的目录,但/bin比较特殊。因为/bin放置的是在单人维护模式下还能够被操作的指令。 在/bin底下的指令可以被root与一般账号所使用,主要有:cat, chmod, chown, date, mv, mkdir, cp, bash等等常用的指令。 |
/boot | 这个目录主要在放置开机会使用到的文件,包括Linux核心文件以及开机选单与开机所需配置文件等等。 Linux kernel常用的档名为:vmlinuz,如果使用的是grub这个开机管理程序, 则还会存在/boot/grub/这个目录喔! |
/dev | 在Linux系统上,任何装置与接口设备都是以文件的型态存在于这个目录当中的。 你只要透过存取这个目录底下的某个文件,就等于存取某个装置啰~ 比要重要的文件有/dev/null, /dev/zero, /dev/tty, /dev/lp*, /dev/hd*, /dev/sd*等等 |
/etc | 系统主要的配置文件几乎都放置在这个目录内,例如人员的账号密码文件、 各种服务的启始档等等。一般来说,这个目录下的各文件属性是可以让一般使用者查阅的, 但是只有root有权力修改。FHS建议不要放置可执行文件(binary)在这个目录中喔。比较重要的文件有: /etc/inittab, /etc/init.d/, /etc/modprobe.conf, /etc/X11/, /etc/fstab, /etc/sysconfig/ 等等。另外,其下重要的目录有:
|
/home | 这是系统默认的用户家目录(home directory)。在你新增一个一般使用者账号时, 默认的用户家目录都会规范到这里来。比较重要的是,家目录有两种代号喔: ~:代表目前这个用户的家目录,而 ~dmtsai :则代表 dmtsai 的家目录! |
/lib | 系统的函式库非常的多,而/lib放置的则是在开机时会用到的函式库, 以及在/bin或/sbin底下的指令会呼叫的函式库而已。 什么是函式库呢?妳可以将他想成是『外挂』,某些指令必须要有这些『外挂』才能够顺利完成程序的执行之意。 尤其重要的是/lib/modules/这个目录, 因为该目录会放置核心相关的模块(驱动程序)喔! |
/media | media是『媒体』的英文,顾名思义,这个/media底下放置的就是可移除的装置啦! 包括软盘、光盘、DVD等等装置都暂时挂载于此。常见的档名有:/media/floppy, /media/cdrom等等。 |
/mnt | 如果妳想要暂时挂载某些额外的装置,一般建议妳可以放置到这个目录中。 在古早时候,这个目录的用途与/media相同啦!只是有了/media之后,这个目录就用来暂时挂载用了。 |
/opt | 这个是给第三方协力软件放置的目录。什么是第三方协力软件啊? 举例来说,KDE这个桌面管理系统是一个独立的计划,不过他可以安装到Linux系统中,因此KDE的软件就建议放置到此目录下了。 另外,如果妳想要自行安装额外的软件(非原本的distribution提供的),那么也能够将你的软件安装到这里来。 不过,以前的Linux系统中,我们还是习惯放置在/usr/local目录下呢! |
/root | 系统管理员(root)的家目录。之所以放在这里,是因为如果进入单人维护模式而仅挂载根目录时, 该目录就能够拥有root的家目录,所以我们会希望root的家目录与根目录放置在同一个分割槽中。 |
/sbin | Linux有非常多指令是用来设定系统环境的,这些指令只有root才能够利用来『设定』系统,其他用户最多只能用来『查询』而已。 放在/sbin底下的为开机过程中所需要的,里面包括了开机、修复、还原系统所需要的指令。 至于某些服务器软件程序,一般则放置到/usr/sbin/当中。至于本机自行安装的软件所产生的系统执行文件(system binary), 则放置到/usr/local/sbin/当中了。常见的指令包括:fdisk, fsck, ifconfig, init, mkfs等等。 |
/srv | srv可以视为『service』的缩写,是一些网络服务启动之后,这些服务所需要取用的数据目录。 常见的服务例如WWW, FTP等等。举例来说,WWW服务器需要的网页数据就可以放置在/srv/www/里面。 |
/tmp | 这是让一般使用者或者是正在执行的程序暂时放置文件的地方。 这个目录是任何人都能够存取的,所以你需要定期的清理一下。当然,重要数据不可放置在此目录啊! 因为FHS甚至建议在开机时,应该要将/tmp下的数据都删除唷! |
事实上FHS针对根目录所定义的标准就仅有上面的咚咚,不过我们的Linux底下还有许多目录你也需要了解一下的。 底下是几个在Linux当中也是非常重要的目录喔:
目录 | 应放置文件内容 |
/lost+found | 这个目录是使用标准的ext2/ext3文件系统格式才会产生的一个目录,目的在于当文件系统发生错误时, 将一些遗失的片段放置到这个目录下。这个目录通常会在分割槽的最顶层存在, 例如你加装一颗硬盘于/disk中,那在这个系统下就会自动产生一个这样的目录『/disk/lost+found』 |
/proc | 这个目录本身是一个『虚拟文件系统(virtual filesystem)』喔!他放置的数据都是在内存当中, 例如系统核心、行程信息(process)、周边装置的状态及网络状态等等。因为这个目录下的数据都是在内存当中, 所以本身不占任何硬盘空间啊!比较重要的文件例如:/proc/cpuinfo, /proc/dma, /proc/interrupts, /proc/ioports, /proc/net/* 等等。 |
/sys | 这个目录其实跟/proc非常类似,也是一个虚拟的文件系统,主要也是记录与核心相关的信息。 包括目前已加载的核心模块与核心侦测到的硬件装置信息等等。这个目录同样不占硬盘容量喔! |
那哪些目录不可与根目录分开呢?有底下这些:
依据FHS的基本定义,/usr里面放置的数据属于可分享的与不可变动的(shareable, static), 如果你知道如何透过网络进行分割槽的挂载(例如在服务器篇会谈到的NFS服务器),那么/usr确实可以分享给局域网络内的其他主机来使用喔!
很多读者都会误会/usr为user的缩写,其实usr是Unix Software Resource的缩写, 也就是『Unix操作系统软件资源』所放置的目录,而不是用户的数据啦!这点要注意。 FHS建议所有软件开发者,应该将他们的数据合理的分别放置到这个目录下的次目录,而不要自行建立该软件自己独立的目录。
因为是所有系统默认的软件(distribution发布者提供的软件)都会放置到/usr底下,因此这个目录有点类似Windows 系统的『C:\Windows\ + C:\Program files\』这两个目录的综合体,系统刚安装完毕时,这个目录会占用最多的硬盘容量。 一般来说,/usr的次目录建议有底下这些:
目录 | 应放置文件内容 |
/usr/X11R6/ | 为X Window System重要数据所放置的目录,之所以取名为X11R6是因为最后的X版本为第11版,且该版的第6次释出之意。 |
/usr/bin/ | 绝大部分的用户可使用指令都放在这里!请注意到他与/bin的不同之处。(是否与开机过程有关) |
/usr/include/ | c/c++等程序语言的档头(header)与包含档(include)放置处,当我们以tarball方式 (*.tar.gz 的方式安装软件)安装某些数据时,会使用到里头的许多包含档喔! |
/usr/lib/ | 包含各应用软件的函式库、目标文件(object file),以及不被一般使用者惯用的执行档或脚本(script)。 某些软件会提供一些特殊的指令来进行服务器的设定,这些指令也不会经常被系统管理员操作, 那就会被摆放到这个目录下啦。要注意的是,如果你使用的是X86_64的Linux系统, 那可能会有/usr/lib64/目录产生喔! |
/usr/local/ | 系统管理员在本机自行安装自己下载的软件(非distribution默认提供者),建议安装到此目录, 这样会比较便于管理。举例来说,你的distribution提供的软件较旧,你想安装较新的软件但又不想移除旧版, 此时你可以将新版软件安装于/usr/local/目录下,可与原先的旧版软件有分别啦! 你可以自行到/usr/local去看看,该目录下也是具有bin, etc, include, lib...的次目录喔! |
/usr/sbin/ | 非系统正常运作所需要的系统指令。最常见的就是某些网络服务器软件的服务指令(daemon)啰! |
/usr/share/ | 放置共享文件的地方,在这个目录下放置的数据几乎是不分硬件架构均可读取的数据, 因为几乎都是文本文件嘛!在此目录下常见的还有这些次目录:
|
/usr/src/ | 一般原始码建议放置到这里,src有source的意思。至于核心原始码则建议放置到/usr/src/linux/目录下。 |
如果/usr是安装时会占用较大硬盘容量的目录,那么/var就是在系统运作后才会渐渐占用硬盘容量的目录。 因为/var目录主要针对常态性变动的文件,包括缓存(cache)、登录档(log file)以及某些软件运作所产生的文件, 包括程序文件(lock file, run file),或者例如MySQL数据库的文件等等。常见的次目录有:
目录 | 应放置文件内容 |
/var/cache/ | 应用程序本身运作过程中会产生的一些暂存档; |
/var/lib/ | 程序本身执行的过程中,需要使用到的数据文件放置的目录。在此目录下各自的软件应该要有各自的目录。 举例来说,MySQL的数据库放置到/var/lib/mysql/而rpm的数据库则放到/var/lib/rpm去! |
/var/lock/ | 某些装置或者是文件资源一次只能被一个应用程序所使用,如果同时有两个程序使用该装置时, 就可能产生一些错误的状况,因此就得要将该装置上锁(lock),以确保该装置只会给单一软件所使用。 举例来说,刻录机正在刻录一块光盘,你想一下,会不会有两个人同时在使用一个刻录机烧片? 如果两个人同时刻录,那片子写入的是谁的数据?所以当第一个人在刻录时该刻录机就会被上锁, 第二个人就得要该装置被解除锁定(就是前一个人用完了)才能够继续使用啰。 |
/var/log/ | 重要到不行!这是登录文件放置的目录!里面比较重要的文件如/var/log/messages, /var/log/wtmp(记录登入者的信息)等。 |
/var/mail/ | 放置个人电子邮件信箱的目录,不过这个目录也被放置到/var/spool/mail/目录中! 通常这两个目录是互为链接文件啦! |
/var/run/ | 某些程序或者是服务启动后,会将他们的PID放置在这个目录下喔! 至于PID的意义我们会在后续章节提到的。 |
/var/spool/ | 这个目录通常放置一些队列数据,所谓的『队列』就是排队等待其他程序使用的数据啦! 这些数据被使用后通常都会被删除。举例来说,系统收到新信会放置到/var/spool/mail/中, 但使用者收下该信件后该封信原则上就会被删除。信件如果暂时寄不出去会被放到/var/spool/mqueue/中, 等到被送出后就被删除。如果是工作排程数据(crontab),就会被放置到/var/spool/cron/目录中! |
建议在你读完整个基础篇之后,可以挑战FHS官方英文文件(参考本章参考资料),相信会让你对于Linux操作系统的目录有更深入的了解喔!
绝对路径与相对路径
特别注意这两个特殊的目录:
底下这些就是比较特殊的目录,得要用力的记下来才行:
. 代表此层目录 .. 代表上一层目录 - 代表前一个工作目录 ~ 代表『目前使用者身份』所在的家目录 ~account 代表 account 这个使用者的家目录(account是个帐号名称)
|
[root@www ~]# pwd [-P] 选项与参数: -P :显示出确实的路径,而非使用连结 (link) 路径。 范例:单纯显示出目前的工作目录: [root@www ~]# pwd /root <== 显示出目录啦~ 范例:显示出实际的工作目录,而非连结档本身的目录名而已 [root@www ~]# cd /var/mail <==注意,/var/mail是一个连结档 [root@www mail]# pwd /var/mail <==列出目前的工作目录 [root@www mail]# pwd -P /var/spool/mail <==怎么回事?有没有加 -P 差很多~ [root@www mail]# ls -ld /var/mail lrwxrwxrwx 1 root root 10 Sep 4 17:54 /var/mail -> spool/mail # 看到这里应该知道为啥了吧?因为 /var/mail 是连结档,连结到 /var/spool/mail # 所以,加上 pwd -P 的选项后,会不以连结档的数据显示,而是显示正确的完整路径啊! |
[root@www ~]# rm [-fir] 文件或目录 选项与参数: -f :就是 force 的意思,忽略不存在的文件,不会出现警告信息; -i :互动模式,在删除前会询问使用者是否动作 -r :递回删除啊!最常用在目录的删除了!这是非常危险的选项!!! |
[root@www ~]# more /etc/man.config # # Generated automatically from man.conf.in by the # configure script. # # man.conf from man-1.6d ....(中间省略).... --More--(28%) <== 重点在这一行喔!你的光标也会在这里等待你的命令 |
仔细的给他看到上面的范例,如果 more 后面接的文件内容行数大於萤幕输出的行数时, 就会出现类似上面的图示。重点在最后一行,最后一行会显示出目前显示的百分比, 而且还可以在最后一行输入一些有用的命令喔!在 more 这个程序的运行过程中,你有几个按键可以按的:
要离开 more 这个命令的显示工作,可以按下 q 就能够离开了。而要向下翻页,就使用空白键即可。 比较有用的是搜寻字串的功能,
[root@www ~]# less /etc/man.config # # Generated automatically from man.conf.in by the # configure script. # # man.conf from man-1.6d ....(中间省略).... : <== 这里可以等待你输入命令! |
less 的用法比起 more 又更加的有弹性,怎么说呢?在 more 的时候,我们并没有办法向前面翻, 只能往后面看,但若使用了 less 时,呵呵!就可以使用 [pageup] [pagedown] 等按键的功能来往前往后翻看文件,你瞧,是不是更容易使用来观看一个文件的内容了呢!
除此之外,在 less 里头可以拥有更多的『搜寻』功能喔!不止可以向下搜寻,也可以向上搜寻~ 实在是很不错用~基本上,可以输入的命令有:
[root@www ~]# head [-n number] 文件 选项与参数: -n :后面接数字,代表显示几行的意思 |
[root@www ~]# tail [-n number] 文件 选项与参数: -n :后面接数字,代表显示几行的意思 -f :表示持续侦测后面所接的档名,要等到按下[ctrl]-c才会结束tail的侦测 |
非纯文字档: od
们上面提到的,都是在查阅纯文字档的内容。 那么万一我们想要查阅非文字档,举例来说,例如 /usr/bin/passwd 这个运行档的内容时, 又该如何去读出资讯呢?事实上,由於运行档通常是 binary file ,使用上头提到的命令来读取他的内容时, 确实会产生类似乱码的数据啊!那怎么办?没关系,我们可以利用 od 这个命令来读取喔!
修改文件时间或建置新档: touch基本上SUID有这样的限制与功能:
与 SUID 不同的是,SGID 可以针对文件或目录来配置!如果是对文件来说, SGID 有如下的功能:
了 binary program 之外,事实上 SGID 也能够用在目录上,这也是非常常见的一种用途! 当一个目录配置了 SGID 的权限后,他将具有如下的功能:
这个 Sticky Bit, SBIT 目前只针对目录有效,对於文件已经没有效果了。 SBIT 对於目录的作用是:
SUID/SGID/SBIT 权限配置
现在你应该已经知道数字型态更改权限的方式为『三个数字』的组合, 那么如果在这三个数字之前再加上一个数字的话,最前面的那个数字就代表这几个权限了!
那么有什么限制呢?就是因为他是经由数据库来搜寻的,而数据库的创建默认是在每天运行一次 (每个 distribution 都不同,CentOS 5.x 是每天升级数据库一次!),所以当你新创建起来的文件, 却还在数据库升级之前搜寻该文件,那么 locate 会告诉你『找不到!』呵呵!因为必须要升级数据库呀!
那能否手动升级数据库哪?当然可以啊!升级 locate 数据库的方法非常简单,直接输入『 updatedb 』就可以了! updatedb 命令会去读取 /etc/updatedb.conf 这个配置档的配置,然后再去硬盘里面进行搜寻档名的动作, 最后就升级整个数据库文件罗!因为 updatedb 会去搜寻硬盘,所以当你运行 updatedb 时,可能会等待数分钟的时间喔!
find
图中最右边为目前的时间,越往左边则代表越早之前的时间轴啦。由图5.2.1我们可以清楚的知道:
非常有趣吧!你可以在 /var/ 目录下搜寻一下,感受一下输出文件的差异喔!再来看看其他 find 的用法吧!
上述范例中比较有趣的就属 -perm 这个选项啦!他的重点在找出特殊权限的文件罗! 我们知道 SUID 与 SGID 都可以配置在二进位程序上,假设我想要找出来 /bin, /sbin 这两个目录下, 只要具有 SUID 或 SGID 就列出来该文件,你可以这样做:
[root@www ~]# find /bin /sbin -perm +6000 |
因为 SUID 是 4 分,SGID 2 分,总共为 6 分,因此可用 +6000 来处理这个权限! 至於 find 后面可以接多个目录来进行搜寻!另外, find 本来就会搜寻次目录,这个特色也要特别注意喔!
第八章、Linux 磁盘与文件系统管理
认识 EXT2 文件系统
inode 与 block 区块用图解来说明一下,如下图所示,文件系统先格式化出 inode 与 block 的区块,假设某一个文件的属性与权限数据是放置到 inode 4 号(下图较小方格内),而这个 inode 记录了文件数据的实际放置点为 2, 7, 13, 15 这四个 block 号码,此时我们的操作系统就能够据此来排列磁盘的阅读顺序,可以一口气将四个 block 内容读出来! 那么数据的读取就如同下图中的箭头所指定的模样了。
这种数据存取的方法我们称为索引式文件系统(indexed allocation)
AT 这种格式的文件系统并没有 inode 存在,所以 FAT 没有办法将这个文件的所有 block 在一开始就读取出来。每个 block 号码都记录在前一个 block 当中, 他的读取方式有点像底下这样:
上图中我们假设文件的数据依序写入1->7->4->15号这四个 block 号码中, 但这个文件系统没有办法一口气就知道四个 block 的号码,他得要一个一个的将 block 读出后,才会知道下一个 block 在何处。 如果同一个文件数据写入的 block 分散的太过厉害时,则我们的磁盘读取头将无法在磁盘转一圈就读到所有的数据, 因此磁盘就会多转好几圈才能完整的读取到这个文件的内容!
常常会听到所谓的『碎片整理』吧? 需要碎片整理的原因就是文件写入的 block 太过于离散了,此时文件读取的效能将会变的很差所致。 这个时候可以透过碎片整理将同一个文件所属的 blocks 汇整在一起,这样数据的读取会比较容易啊!
Linux 的 EXT2 文件系统(inode):
文件系统一开始就将 inode 与 block 规划好了,除非重新格式化(或者利用 resize2fs 等命令变更文件系统大小),否则 inode 与 block 固定后就不再变动
Ext2 文件系统在格式化的时候基本上是区分为多个区块群组 (block group) 的,每个区块群组都有独立的 inode/block/superblock 系统。感觉上就好像我们在当兵时,一个营里面有分成数个连,每个连有自己的联络系统, 但最终都向营部回报连上最正确的信息一般!这样分成一群群的比较好管理啦!整个来说,Ext2 格式化后有点像底下这样:
在整体的规划当中,文件系统最前面有一个启动扇区(boot sector),这个启动扇区可以安装启动管理程序, 这是个非常重要的设计,因为如此一来我们就能够将不同的启动管理程序安装到个别的文件系统最前端,而不用覆盖整颗硬盘唯一的 MBR, 这样也才能够制作出多重引导的环境啊
data block (数据区块)
data block 是用来放置文件内容数据地方,在 Ext2 文件系统中所支持的 block 大小有 1K, 2K 及 4K 三种而已。在格式化时 block 的大小就固定了,且每个 block 都有编号,以方便 inode 的记录啦。 不过要注意的是,由于 block 大小的差异,会导致该文件系统能够支持的最大磁盘容量与最大单一文件容量并不相同
如前所述 inode 的内容在记录文件的属性以及该文件实际数据是放置在哪几号 block 内! 基本上,inode 记录的文件数据至少有底下这些:(注4)
inode 的数量与大小也是在格式化时就已经固定了,除此之外 inode 还有些什么特色呢?
我们的系统很聪明的将 inode 记录 block 号码的区域定义为12个直接,一个间接, 一个双间接与一个三间接记录区。这是啥?我们将 inode 的结构画一下好了。
Superblock (超级区块)
Superblock 是记录整个 filesystem 相关信息的地方, 没有 Superblock ,就没有这个 filesystem 了。他记录的信息主要有:
这个区段可以描述每个 block group 的开始与结束的 block 号码,以及说明每个区段 (superblock, bitmap, inodemap, data block) 分别介于哪一个 block 号码之间
block bitmap (区块对照表)
从 block bitmap 当中可以知道哪些 block 是空的,因此我们的系统就能够很快速的找到可使用的空间来处置文件啰。
同样的,如果你删除某些文件时,那么那些文件原本占用的 block 号码就得要释放出来, 此时在 block bitmap 当中相对应到该 block 号码的标志就得要修改成为『未使用中』啰!这就是 bitmap 的功能
inode bitmap (inode 对照表)
这个其实与 block bitmap 是类似的功能,只是 block bitmap 记录的是使用与未使用的 block 号码, 至于 inode bitmap 则是记录使用与未使用的 inode 号码啰!
了解了文件系统的概念之后,再来当然是观察这个文件系统啰!刚刚谈到的各部分数据都与 block 号码有关! 每个区段与 superblock 的信息都可以使用 dumpe2fs 这个命令来查询的!
目录
我们在 Linux 下的 ext2 文件系统创建一个目录时, ext2 会分配一个 inode 与至少一块 block 给该目录。其中,inode 记录该目录的相关权限与属性,并可记录分配到的那块 block 号码; 而 block 则是记录在这个目录下的文件名与该文件名占用的 inode 号码数据。也就是说目录所占用的 block 内容在记录如下的信息:
假设我们想要新增一个文件,此时文件系统的行为是:
一般来说,我们将 inode table 与 data block 称为数据存放区域,至于其他例如 superblock、 block bitmap 与 inode bitmap 等区段就被称为 metadata (中介数据) 啰,因为 superblock, inode bitmap 及 block bitmap 的数据是经常变动的,每次新增、移除、编辑时都可能会影响到这三个部分的数据,因此才被称为中介数据的啦。
如果在我们的 filesystem 当中规划出一个区块,该区块专门在记录写入或修订文件时的步骤, 那不就可以简化一致性检查的步骤了?也就是说:
在这样的程序当中,万一数据的纪录过程当中发生了问题,那么我们的系统只要去检查日志记录区块, 就可以知道哪个文件发生了问题,针对该问题来做一致性的检查即可,而不必针对整块 filesystem 去检查, 这样就可以达到快速修复 filesystem 的能力了!这就是日志式文件最基础的功能啰~
Linux 文件系统的运行:
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