5、管理磁盘文件系统

前次学习需要掌握的命令：

pwd
ls
useradd
passwd
exit
su
whoami
df
du
fdisk
hdparm
ping
more
ifconfig
netconfig
service
route
neat（neat-tui）
locale
LANG
chkconfig
setup
runlevel
ntsysv

达到目标：

- 使用外部存储设备（软盘，硬盘，光盘，u盘等）

- linux中的分区与格式化

- linux文件系统的维护：ext2/ext3文件系统的高级特性；文件系统地检查；磁盘配额；自动挂载工具automounter

- 登录管理工具putty的使用

1、putty登录工具

运行putty

在host name处填上linux服务器的IP地址，port（端口）默认为22，使用ssh协议，可以将配置保存，点击saved sessions，下次直接点击保存的配置就直接进入Linux登录界面。

可以修改登录session的配置使用中文环境。

显示中文日期：

2、使用外部存储设备

- windows中对外部存储设备的辨认是自动化的，比如A:盘、B:盘是软盘驱动器，硬盘分区和光盘驱动器都有相应的编号，如C:、D:等，光盘是用硬盘分区编号后的第一个字母表示，这些统称为盘符，不管软驱或光驱中是否有盘，这些设备都存在。这种对设备和分区的管理不灵活，软盘永远是A盘或B盘，光盘在系统安装完后基本也就确定不变了，如果分区很多的话，计算机上会显示很多盘符，分区也多，现实的磁盘越多，打开的速度就越慢。

- Linux中的外部设备都有相应的设备文件名，不能直接使用，需要挂载。比如：
# mount  /dev/fd0  /mnt/floppy

linux中不会出现windows的情况，因为设备是跟目录关联起来的，只要不访问那个目录，磁盘就不会被读取读取速度会大大加快。挂载外部存储设备示意图：

linux必须将设备挂载到一个目录下，相当于与目录关联起来，如下图：

上图，硬盘（第一块IDE硬盘的第一个分区）挂载在根目录/下，boot/、usr/、mnt/、home/、var/目录都是根目录下的子目录，都保存在硬盘上，mnt/下的floppy/和cdrom/目录，如果没有挂载设备，也是一个独立的目录，其下的内容也将保存在硬盘，已过挂载了设备，如上图，挂载了软盘和光盘，其下的内容就是软盘和光盘里的内容，而且，对于floppy/目录其大小只有1.4M，而如果没有挂载，它的可用大小理论上是硬盘上的可用空间。

/mnt目录是用来挂载设备的目录，这是一种应用上的默认规则，你当然也可以将设备挂于任何其他目录下。floppy和cdrom目录是系统安装时自动创建的，也是一种使用约定。

3、挂载外部存储设备

挂载的命令：mount    设备名   挂载点
例如：mount /dev/fd0 /mnt/floppy

挂载点就是一个目录，这个目录必须事先存在

linux中常用的外部设备文件名：
软盘   ------------------------------   /dev/fdN       （N=0，1，...）
光驱（IDE）  -------------------    /dev/cdrom （->/dev/hdX）
光驱（SCSI）------------------    /dev/scdN  （N=0，1，...）
硬盘（IDE）  ------------------     /dev/hdX   （X=a，b，c，...）
硬盘（SCSI）-----------------      /dev/sdX   （X=a，b，c，...）
U盘/移动硬盘  ----------------      /dev/sdX   （X=a，b，c，...）

这里要注意的是U盘/移动硬盘，使用的USB接口，这种设备内部使用了内置的USB——SCSI的转换器，所以设备名是sdX，与SCSI设备相同。

硬盘必须要分区才能使用的，也就是只用分区才能挂载。

一般使用的过程：

（1）、挂载外设
（2）、读写挂载点
（3）、卸载设备
（4）、移走外部存储设备

这里要注意，进行（4）步前一定要执行第（3）步卸载设备，否则会对设备造成损伤，尤其是软盘。

- 挂载光盘

对于虚拟机，光盘我们先使用物理光驱：

使用挂载命令进行挂载

查看cdrom这个设备文件：

可以看到，cdrom是/dev/hdb的符号链接，我们可以直接挂载/dev/hdb这个设备。修改光驱如下：

可以看到，光驱从物理光驱修改为使用iso文件时，自动默认为IDE光驱，查询/dev/cdrom，其依然是指向/devhdb的链接，所以挂载/dev/cdrom同挂载/dev/hdb是一样的。

可以看一下/dev目录下的设备文件

可以看到有一个cdrom设备文件，还有一个cdrom-hdb，还有一个dvd和dvd-hdb，查看这些设备文件的情况

可以看出，这四个文件都是指向hdb，所以加载任何一个效果都是一样的。

现在我们增加一个光驱。

默认添加的光驱是SCSI型光驱，光驱类型的修改需要在停止系统运行的情况下，在设置中通过高级选项进行调整。

在系统运行中增加光驱后，怎样能实时激活呢，使用service kudzu start 好像也不能刷新设备，重新启动系统，查看/dev，

可以看到多出很多关于光驱的设备文件

两个实在的设备文件是hdb和scd0，其他的都是指向这两个设备的链接。进行挂载实验

挂载的结果，效果都一样。继续增加光驱：

cdrom默认链接的是SCSI光驱。

  - 挂载硬盘

硬盘是特殊的块设备，必须经过分区后才能使用

假设我们已经有了一块经过分区的scsi硬盘，在系统中的设备名是sda，只有一个分区，要挂载在/mnt/d1目录下，则挂载就是：
mount  /dev/sda1  /mnt/d1

跟光驱的挂载基本相同，只要设备分区名称没写错，挂载目录正确就可以了。

  - 挂载U盘

U盘是USB设备，内置USB-SCSI转换接口，所以被认为是SCSI硬盘，默认都划分分了一个分区，使用方法：
mount /dev/sdb1 /mnt/u

需要事先驱动（内核要支持SCSI和USB接口）
modprobe usb-storage

在插入u盘后，屏幕显示：

这里U盘被识别为sda，所以挂载：mount /dev/sda1 /mnt/u

  - 挂载软盘

使用虚拟机，制作软盘镜像，但是在挂载的时候提示出现错误，不能挂载。

不知道什么原因

- 文件系统类型

文件系统类型选项：mount -t <文件系统类型> 设备  挂载点

挂载windows FAT32格式的介质
mount -t vfat /dev/hda2  /mnt/c
mount -t vfat /dev/fd0 /mnt/floppy

Windows NTFS格式的介质默认的内核不能辨认，需要重新编译内核
mount -t ntfs /dev/hda3  /mnt/d

数据光盘格式：iso9660，udf
mount -t iso9660 /dev/cdrom  /mnt/cdrom

挂载双启动系统的winxp分区：

- 挂载选项

选项用来调整对介质的访问效果

mount -o <选项> 设备 挂载点

不同的文件系统类型具有不同的选项，可以参看：man mount

windows分区的常用挂载选项
iocharset=<charset>    （设置文件系统的字符编码常用值为gb2312和utf8）

mount -t vfat -o iocharset=gb2312  /dev/hda3  /mnt/d

mount -t vfat -o utf8 /dev/hda3  /mnt/d

常用移动介质挂载选项

- rw/ro   —— 说明：读写/只读模式，适用于所有类型，例如：mount /dev/fd0 /mnt/floppy -o ro
- uid=<user name/uid>,gid=<group name/gid>  ——说明：为挂载点目录指定属主和组身份，如果不使用这个选项，默认属主和组是当期运行命令的用户和组，例如：
    mount /dev/sdb2 /d -o uid=redhat,gid=redhat
- umask=<权限掩码>  ——说明：设置挂载点目录的文件权限掩码，例如：mount -o uid=redhat,umask=0077 /dev/sdb2  /d

文件系统的维护

- ext2/ext3文件系统的优化与高级特性

- 磁盘检查

- 磁盘配额

-自动挂载分区

优化ext2/ext3文件系统：

所谓磁盘是块设备，就是说磁盘的分区在使用时逻辑上是划分为很多个块，如上图，一个块的大小可以由我们自己来指定，一般块的大小有1024,2048和4096，单位是字节，系统在使用时，是按照块来分配的，例如，一个文件保存了3个字符，它的实际大小就是3字节，但是在保存到磁盘时因为是按照块来分配使用的，所以就分配了一块，这样的话，对于小文件，使用大块的系统，其使用率就会很低，浪费很大，而对于大文件来说，因为其要占用很多块，如果使用小块的系统，寻址块的操作就要多很多次，磁盘的读写效率就会下降，文件系统的优化就是针对我们使用中常用文件的大小，来调整块的大小，达到空间利用率和磁盘读写效率的最佳点。系统中的文件大多很小，Block size设得小一点，反之设大一点。

格式化磁盘的命令：mkfs.ext3 -b 1024  /dev/sda2  将分区sda2格式化为ext3文件系统格式并且块的大小为1024。 如果要改变块的大小：mkfs.ext3 -b 4096 /dev/sda2

对于文件的寻址，一种是按照块来寻址，如下图：

右边是节点区（也叫索引区），file1占用两块，file2占用两块，读写文件时，按照上图的编址方式，file1就需要两次寻址，现在我们进行改进，如下图：

一个块作为一个节点：

块大小不同，使用的效率不同：

两个块作为一个节点编址，file1只需要一次寻址。

查看分区的文件系统信息，可以使用 tune2fs -l /dev/sda2命令来查看。

从Inode count和Block count看，基本上是1:2的比例，即2个块编为一个寻址节点。

保留块——为管理员保留的磁盘管理空间，默认为总数据块的5%。：mkfs.ext3 -b 4096 -i 8192 -m 2  /dev/sda2，设置保留块的数量占总数的百分比为2%。

使用mkfs.ext3 -b 1024 -i 2048 -m 2  /dev/sda1

与上一个图对比，保留块减少了。

保留的块是为特定用户使用的，这个用户就是root用户和root组用户，这个可以通过tune2fs查看。

tune2fs是用于调整ext2/ext3文件系统特性的工具：
    -l <device>                          查看文件系统信息
    -c <count>                          设置强制自检的挂载次数
    -i  <n day>                          设置强制自检的间隔时间
    -m <percentage>             保留块的百分比
    -j                                          将ext2文件系统转换为ext3格式

通过上面的图，可用空间 + 已用空间 =281157 + 10288 =  291445，而总的可用空间301083,301083 - 291445 =9638，正好等于保留的空间块数，所以即使提示磁盘空间已满，root用户依然可以继续使用。其他用户就不能用了。

文件系统检查工具

fsck    ——  检查文件系统数据完整性的工具

用法一：fsck -t ext2  /dev/sdb1
用法二：fsck.ext2  /dev/sdb1

使用mkfs -t -y /dev/sda1  选项-y可以自动修复发现的问题。

e2fsck  ——  检查ext2/ext3文件系统的工具（危险！）

使用磁盘配额

磁盘配额作用是限制普通用户使用的磁盘空间，不至于因为个别人的浪费影响所有人的使用。

需要内核支持

只有ext2/ext3文件系统目前被支持

需要用户程序quota软件包

磁盘配额配置过程

- 使用usrquota，grpquota选项挂载一个分区，激活内核的支持，usrquota支持用户配额，grpquota支持组配额。
    mount -o usrquota,grpquota /dev/sdb1 /mnt/d1 或
    mount -o remount,usrquota,grpquota /

这个命令将配置信息写入了/etc/mtab文件中，如果这个文件中没有记录上，也不会起作用的。

- init 1 （进入单用户环境）

- quotacheck -cvuga 检查并且创建磁盘配额的数据库文件，保存在每一个分区的根目录下。

c表示创建，v表示显示过程ug是对用户和组创建磁盘配额，a表示对所有配置有磁盘配额的分区进行创建，如果要单独对某个分区做，去掉a，后面跟设备分区

这时需要reboot重新启动计算机才能起作用，但是也可以使用quotaon -a命令激活

- edquota -u <username>为指定用户分配磁盘空间和节点数量

为redhat用户编辑配额情况，使用edquota -u redhat，出现如下界面：

进行如下设置：

然后作如下实验：

先在sda1分区上创建一个redhat目录，并将其权限赋给redhat用户，然后切换到redhat用户，用quota查看磁盘限额，已用块是2，软限制（quota）是1024，硬限制（limit）是4096，grace是超过软限制剩余的时间，文件数是1，就是redhat这个目录占用的，软限制是2，硬限制是4，写入一个文件，大小是1M后，blocks已用数是1032，并且后面带有一个星号，说明超过软限制了，grace显示还有多少天可以使用。

连续写入文件：

到文件4时，提示出现错误：Disk quota exceeded，磁盘配额超出。使用quota查看，可以看到，blocks还没有超出limit，files超过limit了，是节点硬限制起作用了。这时我们虽然不能新建文件，但是可以编辑原来的文件，因为块没有用完，可以继续添加内容或编辑内容，即使块也用完了，也可以继续编辑原来的文件，因为有的文件占用的块空间可能没用完。删掉一个文件file3，重写file1和file2，数据量增大：

块空间达到了硬限制，文件节点还可以增加，就是还可以增加文件，到底可不可以呢？

通过实验，可以看到再rhel5.4中是不能添加文件了，即使是空文件也不能，而在视频中确是可以创建空文件的，所以都要限制，以免被人用空文件塞满空间。

使用exit退出redhat用户，用root查看redhat的磁盘配额：

repquota可以查看所有用户的磁盘配额情况。修改软限制的时间：

关系磁盘配额，使用quotaoff 

- quota命令可以查看用户的配额使用情况

Linux中的分区与格式化

- 分区与格式化原理

- 使用Linux中的fdisk分区

- 使用mkfs创建文件系统

- 硬盘分区的挂载

分区的原理

上图是一个分好区的硬盘，没有分区的磁盘就像一张白纸，分好区后，就具有一定的结构性，分区就是将硬盘分成不同的区域，便于我们使用，硬盘不管分多少个区，它的第一个扇区总是主引导扇区，这个扇区包括了主引导记录MBR，保存操作系统的引导代码，共446个字节，还有64字节的主分区表，每16个字节表示一个分区，所以，一个硬盘最多可以分成4个主分区或者3个主分区一个逻辑分区，主分区表中保存了每个分区的起始位置等信息，最后2个字节55AA，引导扇区标志位，分区的作用就是修改主分区表中的信息，在每个分区的结束位置增加一个结束标志。要增加一个分区，就是在主分区表中增加一条信息，然后修改一下其他分区表记录信息，相应的修改每个分区的结束标志。保存在主分区表中的分区，就称为主分区。因为主分区表最多保存4个分区信息，如果要使用多于4个的分区呢？这就要使用扩展分区来实现。下面是一张具有扩展分区的结构图：

主分区表的第四个分区记录为扩展分区记录，记录整个扩展分区（/dev/dha4）的起始位置，大小等信息，在宽展分区的开始，是扩展分区表，用来记录扩展分区的分区情况，在扩展分区中的分区称为逻辑分区，像这里的/dev/hda5、/dev/hda6、/dev/hda7等，逻辑分区的起始位置，大小等信息都写在扩展分区表当中，；理论上，逻辑分区可以有无数个。分区软件的作用就是操作主分区表和扩展分区表，这就是分区的基本原理。

格式化原理

分好区的一个硬盘是空白的，操作系统不能读写也不能识别，为了操作系统内核能够识别这个分区，必须事先向分区中预写入一定格式的数据，这个过程就称为格式化，在Linux中一般称为创建文件系统。没有格式化的分区是不能直接使用的，没有分区的硬盘是不能格式化的，所以分区和格式化总是连在一起的。

常用的windows/dos分区工具：

fdisk：适用于dos、windows xx

Partition magic：适用于dos、windows

diskpart：windows2000+安装光盘修复控制台

常用Linux分区工具：

fdisk：命令行工具，各种版本和环境都能使用，包含在软件包util-linux中。

sfdisk：命令行工具，各种版本和环境都能使用，包含在软件包util-linux中

diskdruid：图形化分区工具，只能在安装RedHat系列版本的时候可以用。

fdisk一般使用过程

1）、运行命令：fdisk  /dev/hdX   或者fdisk /dev/sdX   （必须是root用户）

2）、添加/删除/修改分区

3）、重新启动计算机

在虚拟机中增加一个硬盘（SCSI），8G，在linux中显示分区情况：

现在开始使用fdisk命令：

键入m显示所有的命令：

a toggle a bootable flag：设定硬盘启动标志
b edit bsd disklabel ：编辑bsd磁盘标签
c toggle the dos compatibility flag ：设置dos兼容标志
d delete a partition 注：这是删除一个分区的动作；
l list known partition types 注：l是列出分区类型，以供我们设置相应分区的类型；
m print this menu 注：m 是列出帮助信息；
n add a new partition 注：添加一个分区；
    输入 e 硬盘为[延伸]分割区(extend)。
    输入 p 硬盘为[主要]分割区(primary)。
o create a new empty DOS partition table
p print the partition table 注：p列出分区表；
q quit without saving changes 注：不保存退出；
s create a new empty Sun disklabel
t change a partition's system id 注：t 改变分区类型；
u change display/entry units
v verify the partition table
w write table to disk and exit 注：把分区表写入硬盘并退出；
x extra functionality (experts only) 注：扩展应用，专家功能；

p命令打印显示当前设备分区表信息，输入p：

可以看到，这个磁盘有1044个柱面，255个磁头，每磁道63个扇区。键入n，增加一个分区

显示两种类型，e代表扩展分区，p代表主分区。

输入p，新建一个主分区，然后是要输入分区编号，因为这个磁盘以前没有分过区，这是第一个分区，我们就给他分配编号1，然后是输入这个分区的起始柱面，默认值是1，就是从第一个柱面开始，我们就采用这个默认值，因为这是第一个分区，然后是输入本分区最后一个柱面，即确定了分区的大小。一个柱面为一个单位（units），共是255 * 63 * 512 = 8225280 bytes，我们一个分配了40个柱面，大小就是40 * 8225280 = 329011200 bytes / 1024  = 321300 KB / 1024 = 313.76953125MB，一共是313M大小。

我们也可以直接给出分区的大小而不是结束柱面，如：

输入大小要使用+

然后创建一个扩展分区，扩展分区只能有一个。

如果要将剩下的全部空间都给扩展分区，在Last cylinder处直接回车，默认使用最大的柱面数，再看三个分区的开始和结束柱面，是依次紧挨着的，中间没有断号。最后一个分区显示是扩展分区，其System是Extended。扩展分区是不能使用的，必须在扩展分区上创建逻辑分区。

当我们再次输入n新建分区时，出现两个选项：l和p因为我们的主分区+扩展分区只有3个，还可以创建一个主分区，所有有p选项，我们输入p，提示没有可用的自由空间，无法再创建主分区了（因为我们已经用完了空间），出现l，可以创建逻辑分区了，没有了e，说明只能有一个扩展分区。输入l，创建逻辑分区，第一个逻辑分区的起始柱面跟扩展分区的起始柱面相同并且，逻辑分区的分区号只能从5开始，1——4保留给主分区表用。

现在，分区的结构是建好了，但是每个分区是干什么的没有确定，可以使用t命令改变分区文件系统类型，例如，要修改分区2为交换分区：

输入t，然后输入要改变的分区编号，然后输入类型，可以使用L来列出类型列表，可以看到linux swap是82，

分区的类型改变了，变为交换分区。改变逻辑分区为windows的fat32分区，

 删除一个分区，使用d命令：

这里删除第2个分区，这样，在第一和第三个分区中间就空出来一个空间，柱面41——103，我们再建一个分区：

我们给新建分区分配编号4，但是这样的编号其显示与磁盘的空间顺序不一致了，空间顺序/dev/sda4在/dev/sda3前，这会给管理带来一定的混乱，建议最好按顺序来，使用v来验证分区，w进行保存，q不保存直接退出

现在磁盘已经分区了，下一步就要进行格式化。

linux的格式化工具：

mkfs —— 支持ext2、ext3、vfat、msdos、jfs、reiserfs等

用法1：mkfs -t <fstype> <partition>      例如：  mkfs -t ext3  /dev/sda1
用法2：mkfs.<fstype>  <partition>       例如： mkfs.vfat  /dev/sda5

mke2fs ——支持ext2/ext3文件系统

用法：mke2fs |-j|  <partition>           例如：mke2fs -j /dev/hda2

mkfs使用演示：

对于前面做的分区，我们已经知道，sda1文件系统设置为了linux，所以，在格式化时最好保持一致，将sda1格式成ext2/ext3，即使你格式化成fat32格式，也是可以存储数据的，只是会造成管理上的混乱，所以最好是一致。

格式化sda1：

看一下分区，现在格式化分区5：

分区5是windows的fat32分区，使用mkfs.vfat，对于交换分区，/dev/sda4，它是虚拟的不能试用版mkfs进行格式化，只能使用mkswap进行初始化。

分好区，格式化后就可以使用了，使用mount命令进行挂载，使用umount命令进行卸载

mount命令只是临时挂载硬盘，系统重启后就没有了，为了能够自动挂载，需要将挂载配置写入/etc/fstab配置文件：
/dev/sda1 /mnt/d1 ext3 defaults  0   0
defaults 0 0 是mount命令的o选项的参数，第一个0表示是否备份，0表示不备份，第二个0表示是否自检，不自检。

自检的数字只有/目录才能是1，表示首先自检/根目录，然后才能自检其他目录。

如果deaults改成noauto，则系统启动时不自动挂载，手工挂载时，可以直接写挂载目录：

这时系统根据fstab自动寻找挂载的设备。

可以使用df命令查看分区挂载的情形：

使用卷标挂载

- 添加卷标——e2label          例如：e2label  /dev/sda1  test

- 根据卷标挂载                 例如： mount  LABEL=test  /mnt/d2

- 写入/etc/fstab           LABEL=test   /mnt/d2  ext3   defaults  0   0

Ext2/Ext3挂载选项

- ro/rw —— 只读/读写
- exec/noexec —— 允许/不允许可执行
- dev/nodev —— 允许/不允许设备文件
- suid，sgid/nosuid，nosgid —— 允许/不允许suid，sgid文件
- atime/noatime ——更新/不更新节点的访问时间
- async/sync —— 异步/同步磁盘I/O
- user/nouser——允许/不允许普通用户挂载磁盘，用于/etc/fstab文件中的选项

ro/rw选项：

不能写了，分区是只读的。remount选项只适用于已挂载过的分区。

exec/noexec选项：默认所有分区都是exec，即可执行的

/mnt/d3下的ls虽然有可执行权限，但是因为分区挂载限制执行，所以也不能执行了。千万不要将/根分区挂载成noexec，否则系统就不能启动了。当挂载的分区含有一些有害的程序（如病毒）时，使用这个选项。

dev/nodev选项，正常情况下，挂载都是dev的，即都是可识别的设备，当有些时候，如在移动存储介质（软盘）中保存了一个设备文件，用户就可以通过挂载这个设备文件进而访问硬盘，突破权限限制，这是很危险的。这时使用nodev选项