Linux学习笔迹（三）--磁盘与文件系统管理

Linux磁盘与文件系统管理

1、Linux系统中硬盘分区主要分为：主分区和扩展分区两种，且主分区与扩展分区之和最多只有4个，即磁盘最多只能4个；主分区可以马上使用但不能进行在分区；而扩展分区必须进行再分区，即逻辑分区，才可使用，并且扩展分区最多只有一个（对操作系统的的限制，最多只能装一个操作系统）；逻辑分区的数据依操作系统而不同，在Linux系统中，IDE硬盘最多可以有59个逻辑分区（5号到63号，磁盘前缀为：hd），SATA硬盘最多有11个逻辑分区（5号到15号，磁盘前缀为：sd）。

2、Linux文件系统通常会将数据和文件权限、属性分开存放在不同的块中，权限和属性放置到inode中，实际数据存放到data block中，具体信息如下：

super block：记录此文件系统的整体信息，包括inode/block的总量、使用量、剩余量、以及文件系统的格式与相关信息等；

inode：记录文件的属性，一个文件占用一个inode，同时记录此文件的数据所在的block号码；

block：实际记录文件的内容，若文件太大时，就占用多个block。

3、Linux的Ext2文件系统

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等命令更改系统大小），否则inode与block固定后就不会再变动的。

在文件系统整体的规划中，文件系统最前面有一个启动扇区，可以安装引导装载程序。

①inodetable（inode表格）

inode记录文件数据至少有下面这些：

·该文件的访问模式（read/write/excute）

·该文件的所有者与组（owner/group）

·该文件的大小

·该文件创建或状态改变的时间（ctime）

·最近一次的读取时间（atime）

·最近修改时间（mtime）

·定义文件特性的标志（flag），如设置SetUID等

·该文件真正内容的指向（pointer）

·每个inode的大小均固定为128bytes

·每个文件都会仅占用一个inode而已，因此文件系统能够创建的文件数量与inode的数量有关

·系统读取文件时需要先找到inode，并分享inode所记录的权限与用户是否符合，如符合才能够开始实际读取数据block的内容

·inode记录block号码的区域定位12个直接、1个间接、与1个三间接记录去，即拿block来记录额外的号码

②data block（数据块）

在Ext2文件系统中，所支持的block大小有1kb、2kb及4kb三种。

③Superblock（超级块）

④File System Description（文件系统描述说明）

⑤block bitmap（块对照表）

⑥inode bitmap（inode对照表）

4、Ext2/Ext3文件的访问与日志文件系统的功能

新增一个文件，此时文件系统的行为是：

①先确定用户对欲添加文件的目录是否具有w与x的权限，若有的话才能添加

②根据inode bitmap找到没有使用的inode号码，并将新文件的权限/属性写入

③根据block bitmap找到没有使用中的block号码，并将时间的数据写入block中，且更新inode的block指向数据

④将刚才写入的inode与block数据同步更新inode bitmap与block bitmap，并更新supervblock的内容

一般将inodetable与datatable称为数据存放区域，至于superblock、blockbitmp、inodebitmap等区段被称为中间数据（metadata），这些区段的数据经常变动，每次添加、删除、编辑时都可能会影响到这三个部分的数据。

为了保证文件系统信息一致性，Ext3加入了日志文件系统。Ext3是Ext2的升级版。

5、文件系统的简单操作

（1）磁盘与目录的容量：df,du

df:列出文件系统的整体磁盘使用量

df [-ahikHtm] [目录或文件名]

-a:列出所有的文件系统，包括系统特有的/proc等文件系统

-k:以KB的容量显示各文件系统

-m:以MB的容量显示各文件系统

-h:以人们较易阅读的GB、MB、KB等格式自行显示

-i:不用硬盘容量，而以inode的数量来显示

du:评估文件系统的磁盘的使用量，目录所占容量

du [-ahskm] 文件或目录名称

-a:列出所有的文件与目录的容量，默认仅统计目录下面的文件量

-s:列出总量而已，而不列出每个各别的目录占用量

（2）连接文件：ln

在Linux下面的连接文件有两种：一种是类似Windows的快捷方式功能的文件，可以快速连接到目标文件或目录（符号连接，symbolic link）；另一种则是通过文件系统的inode连接来产生新的文件名，而不产生新文件（硬连接，hard link）。

hard link:只是在某个目录下新建一条文件名连接到某个inode号码的关联记录上。相对于symbolic link更安全，如果你将任何一个“文件名”删除，其是inode与block都还是存在的。使用hard link设置连接文件时，磁盘的空间与inode的数目都不会改变，只是在该目录的关连数据上多写了一个。但使用hard
link要注意：不能跨文件系统，也不能连接到目录。

symbolic link:类似Windows的快捷方式，创建一个独立的文件，而这个文件会让数据的读取指向它连接的那个文件的文件名，当源文件被删除之后，symbolic link的文件会打开，实际上就是找不到源文件的“文件名”。

ln [-sf] 源文件 目标文件

其中，-s：如果不加任何参数就是hard link，加上-s 就是symbolic link

-f：如果目标文件存在时，就主动将目标文件直接删除后再创建

6、磁盘的分区、格式化、检验与挂载

（1）磁盘分区：fdisk

fdisk [-l] 设备名称

其中，-l:输出后面接的设备所有的分区内容。若仅有fdisk -l时，则系统将会把整个系统内能够找到的设备的分区均列出来。fdisk只有root才能执行。

（2）磁盘格式化：mkfs

mkfs [-t 文件系统格式] 设备文化名

其中，-t:可以接文件系统格式，如ext3,ext2,vfat等

磁盘格式化指定文件系统的具体选项使用：mke2fs

mke2fs [-b block的大小] [-i inode大小] [-L 卷标] [-cj]设备

7、磁盘挂载与卸载

磁盘挂载要注意：

①单一文件系统不应该被重复挂载在不同的挂载点（目录）中；

②单一目录不应该重复挂载多个文件系统；

③作为挂载点的目录理论上应该是都是空目录才是；如果挂载的目录不是空，那么挂载子文件系统之后，原目录下的东西就会暂时消失，并不会被覆盖掉，等新分区卸载之后，原目录的内容就会再次显示出来。

mount -a

-a:依照配置文件/etc/fstab的数据将所有未挂载的磁盘都挂载上来；

monut [-t 文件系统] [-L Label名] [-o 额外选项] \

[-n] 设备文件名 挂载点

-t:指定文件系统种类

-n:系统将实际挂载情况实时写入/etc/mtab中，其他参数请使用man monut查看。

umonut [-fn] 设备文件名或挂载点

其中，-f：强制卸载，可用在类似网络文件系统（NFS）无法读取到的情况下；

-n:不更新/etc/mtab的情况下卸载

8、文件常用压缩命令



压缩命令：

①compress：这个压缩命令是非常老旧的压缩命令，已经不再流行了。

compress [-rcv]
文件或目录

其中，-r：可以连同目录下的文件也同时给予压缩；

-c：将压缩数据输出成为standard output（输出到屏幕）；

-v：可以显示出压缩后的文件信息以及压缩过程中的一些文件名变化。

②gzip：目前应用最为广泛的压缩命令，可以解压compress、zip与gzip等软件所在压缩文件，建立的压缩文件为*.gz的文件名。可以使用zcat命令直接读取纯文本压缩文件。

gzip [-cdtv#] 文件名

其中，-c：将压缩的数据输出到屏幕上，可以通过数据流重定向来处理；

-d：解压缩的参数；

-t：可以用来检验一个压缩文件的一致性，看看文件有无错误；

-v：可以显示原文件/压缩文件的压缩比等信息；

-#：压缩等级，-1最快，但压缩比最差，-9最慢，但压缩比最好，默认是-6.

如：gzip -v man.cofig（压缩man.config文件，并显示压缩比），gzip -d man.config.gz（解压man.config.gz文件），zcat man.config.gz（查看压缩文件man.config.gz）

③bzip2：提供压缩比比gzip更佳的压缩程序，建立的压缩文件为*.bz2的文件名。bzcat：查看*.bz2d的压缩文件。

bzip2 [-cdkzv#] 文件名

其中，-k：保留原文件，而不会删除原始的文件；其他参数同gzip。

注：gzip、bzip2都只能对单一文件进行压缩，不能对目录进行压缩，若对目录进行压缩需要使用tar命令。

④打包命令：tar

打包压缩：tar [-j|-z][cv]
[-f 新建文件名] filename

查看文件名：tar [-j|-z][tv]
[-f 新建文件名]

加压缩：tar
[-j|-z][xv] [-f 新建文件名] [-C 目录]

其中，-c：新建打包文件，可以搭配-v来查看过程中被打包的文件名（filename）；

-t：查看打包文件的内容包含哪些文件名，重点在查看文件名；

-x：解打包或解压缩的功能，可以搭配-C(大写)在特定目录解压；

-j：通过bzip2的支持进行压缩/解压，此时文件名最好为*.tar.bz2；

-z：通过gzip的支持进行压缩/解压
，此时文件名最好为*.tar.gz；

-v：在压缩/解压过程中，将正在处理的文件名显示出来；

-f
filename：-f后面要接被处理的文件名，建议-f单独写一个参数；

-C
目录：在特定的目录解压缩。

其他参数，请使用man
tar查看。