Linux磁盘管理与文件系统

一、相关名词理解
1、设备类型：
块设备（block):随机访问，数据交换单位为“块”
字符（character）:线性访问，数据交换单位为字符
设备文件：FHS(LSB)文件系统层级标准
/dev/
设备文件关联设备驱动程序
设备号：
major:主设备号 区分设备类别，用于标明所需驱动程序
minor：次设备号 区分同类设备不同个体

mknod:
mknod [OPTION]... NAME TYPE [MAJOR MINOR]
-m, 指定其权限

[root@localhost ~]# mknod 5dev b 400 400 -m 755

设备文件的文件名（ICANN）：
磁盘设备文件：
IDE接口（ATA）：并行，133MB/s
两个IDE控制器：每个控制器可通过线缆介入两块磁盘，一主一从
SCSI接口：并行，640MB/s 工业级别
SATA接口：串行，6Gpbs
USB接口：串行，5Gpbs
SAS接口：串行，
/dev/sd[a-z][#]
磁道：stack
扇区：sectors
柱面：
分区：
寻道时间：平均寻道时间

2、链接文件：访问同一个文件数据不同路径硬链接：两个文件路径指向了同一个inode 创建方法：cp -l SRC DEST ln SRC DEST 特性： 1、目录不支持硬链接 2、硬链接不能跨文件系统 3、硬链接文件与原文件是指向同一个Inode,创建硬链接文件会增加Inode的引用计数，软链接（符号链接）：链接文件是一个完全独立的新文件，但其指向了原文件的访问路径
创建方法：ln -s SRC DEST 特性：　　　 １、符号链接文件与原文件是两个独立文件 2、目录可以创建符号链接 3、可以跨文件系统 4、删除链接不影响原文件，但删除原文件，符号指向的文件路径不复存在，因此，此时链接文件将变成失效的链接， 5、其大小并非真正原文件大小，而是指向的原文件的文件路径字符串所包含的字节数
二、硬盘分区格式化
注意：硬盘分区格式和分区文件格式
MBR:0磁道0扇区，主引导扇区（master boot record），512B

分为三个部分：
446bytes:bootloader,操作系统加载器
64bytes:16bytes标记一个分区
2bytes:55AA 当前MBR信息是否有效的标记
GPT:GPT和parted使用详解

分区标识方式：
主分区 1-4
扩展分区
逻辑分区：5+
三、挂载一个硬盘的步骤
fdisk命令
①、 1、-l 查看所有显示已识别的磁盘设备
fdisk -l /dev/[hs]d[a-z][1-9]
2、管理分区
②、 硬盘分区 fdisk /dev/[hs]d[a-z]
fdisk提供了一个交互式接口来管理分区，它有许多子命令，分别用于不同的管理功能 ，所有的操作均在内存中完成。
常用命令：
p:显示现有分区表
n:创建新分区
d:删除现有分区
t:修改分区ID
l:查看支持哪些分区ID
w:保存退出 注意：这里需要注意如果磁盘没有任何分区，没有使用内核能自动重新读取分区表识别分区，并同步到磁盘。如果是已有分区的磁盘则会有警告信息提示，不能识别，不能进行下一步格式化，要重启后才可以。之前一直是在虚拟机上操作的，没注意到这个问题
q:不保存退出
m:显示帮助信息
查看内核是否已经识别新建分区
cat /proc/partitions
fdisk -l 命令能看到然并卵，格式化时就找不到
③、 通知内核强制重新读取分区表：
CentOS 5: partprobe /dev/Device
CentOS 6: partx -a /dev/sd[a-z]
或 kpartx -af /dev/sd[a-z] 注意：成功读取分区，可能需要命令重复执行2次或以上

磁盘格式化： 创建文件系统
文件系统： 元数据：每个索引项称一个Inode，(inode table) 根在内核中：其需要被关联至根文件系统，即rootfs 目录会保存它一级子目录的文件名和指向的indoe信息（编号） 例： /var/log/messages 访问一个文件的过程 根的inode-->根目录对应的磁盘块-->var对应的inode编号-->查inode table,找到编号对应的Inode-->var目录的磁盘块-->logs的Inode编号-->查inode table,找到编号对应的inode-->找到Logs目录的磁盘块-->找到messages文件名对应的INODE编号-->查inode table,找到编号对应的inode-->找到messages磁盘块
dentry:缓存位图索引块组超级块磁盘块inode
VFS:
Linux文件系统：ext2,ext3,ext4,reiserfs,xfs,btrfs,
光驱：iso9600
网络文件系统：nfs,cifs
集群文件系统：gfs2,ocfs2
分布式文件系统：ceph
windows文件系统：ntfs,vfat
伪文件系统：tmpfs,hugepagefs,proc,sysfs
Unix的文件系统：FFS,UFS,JFS
交换文件系统：swap
日志型文件系统：加速文件检测并修复的过程。ext3,ext4,xfs
非日志型文件系统：ext2

文件系统管理工具：
创建文件系统：mkfs.ext4 fsck.xfs
查看文件属性：dumpe2fs ture2fs
检测文件系统：fsck.ext3 fsck.ext4 fsck.xfs
创建文件系统(格式化)：
mkfs.FSTYPE /dev/DEVICE 查看文件系统： blkid [/dev/DEVICE]
mkfs -t FSTYPE /dev/DEVICE
UUID:全局惟一标识符

④、ext系列文件系统：mke2fs 格式化
mke2fs [OPTION]... /dev/DEVICE
-t {ext2|ext3|ext4},指明要创建的文件系统类型
-b {1024|2048|4096},指明块的大小

-L NAMENAME 指定卷标名(盘符)
-j 相当于-t ext3
-i #：指明inode与字节的比率，即，每多少个字节给创建一个inode
-N #:直接指明给此文件系统创建多少个inode
-m #:指明预留空间的百分比，默认为5
-O FEATURE [,...]: 默认开启特性 是调用 tune2fs命令
-0 FEATURE ^[...] :默认不开启特性

e2label #不影响分区中的数据
查看：e2label /dev/DEVICE
设定卷标：e2label /dev/DEVICE LABELNAME
tune2fs:查看或修改ext系列文件系统的某些属性 #不影响分区中的数据
tune2fs -l 查看超级块分区的信息
修改指定文件系统的属性：
-j:ext2-->ext3
-L LABELNAME:修改卷标
-m #:调整预留空间的百分比
-o [^] mount_options:开启或关闭某种默认挂载选项。常用acl
-O(大写)：文件系统属性的启动或关闭
dumpe2fs:显示ext系列文件系统属性信息
dumpe2fs [-h] /dev/DEVICE -h 表示只显示超级块的信息

2、文件系统检测：
因进程意外终止或系统崩溃等原因导致写入操作非正常终止时，可能会导致文件损坏，此时，应修复文件系统.要先卸载
fsck: fsck -t FSTYPE=fsck.FSTYPE
-a 自动修复所有错误
-r 交互式修复错误，默认就有
-f 强制检测
ext系列文件系统的专用工具：
e2fsck:
-y:对所有问题自动恢复为yes
-f:即使文件系统处于clean状态也要强制进行检测 mkfs -t vfat /dev/DEVICE

SWAP文件系统：
free 查看系统内存使用状况
-h,-m,-g
disk /dev/DEVICE t命令调整ID为82
创建交换分区文件系统：
mkswap命令
mkswap [OPTION] /deV/DEVICE
-L LABLENAME
swapon：启用交换分区

swapon [option] [DEVICE]
-a:激活所有的交换分区
-p PRIORITY:设定其优先级
swapoff:禁用交换分区

文件系统等空间占用信息查看工具：
df: 查看分区情况
df [OPTION] [挂载点或DEVICE]
-a 显示所有的文件系统信息，包括特殊文件系统，如/proc
-h 使用习惯单位显示容量，如KB,MB,GB等
-i inode数量
-p 以Posix兼容的格式输出
-T 显示文件系统类型
du:
du [OPTION] [FILENAME]
-a 显示每个子文件的磁盘占用量，默认是只统计子目录
-h 使用。。。
-s 只统计总占用量，而不列出子目录和子文件的大小
du命令和df命令的区别
df命令是从文件系统考虑的，不光要考虑文件占用的空间，还要统计被命令或程序占用的空间（最常见的就是文件已经删除，但是程序并没有释放空间）
du是面向文件的，指挥计算文件或目录占用的空间

注意：在Linux系统上，所有的文件系统必须通过根文件系统的某个分支来访问
根文件系统：根关联到的分区
其余所有的其它文件系统如果想要被访问，都只能够通过“关联”至根文件系统上的某个目录来实现，这种操作即所谓的“挂载”也即mount 卸载 umount
挂载点：即用作为另一个文件系统的访问入口的目录
必须事先存在，应该使用别的进程未使用的目录
⑤、mount:
mount [OPTIONS]... [-t FSTYPE] [-o OPTION] DEVICE MOUNT_POINT
mount:通过读取/etc/mtab文件来显示当前系统所以已经存在的挂在设备
命令选项：
-r: 只读挂载
-w: 读写挂载，默认就是以读写挂载的
-t FSTYPE:被挂载的设备上的文件系统类型，可省略，此时mount会自动使用blkid命令来判断之：
-L：以卷标的方式指定要挂载的设备，此时DEVICE可省 moun -L "LABLENAME" /DEVCIE
-U：UUID 以UUID的方式指定要挂载的设备，此时DEVICE可省 mount -U "UUID" /DEVICE
-a: 自动挂载所有的支持自动挂载的设备（/etc/fstab文件中定义的支持自动挂载的设备）
-n: 默认情况下，设备挂载与否的改变结果会保存于/etc/mtab中一份，-n选项用于变动时不更新此文件： 可以用cat /proc/mounts查看
-B：绑定目录至另一个目录上
-o OPTION 挂载选项：
async:异步写入
sync:同步写入即使用同步I/O，
atime/noatime:文件或目录在被访问时是否更新其访问时间戳
diratime/noatime:目录在被访问时是否更新其访问时间戳
auto/noauto:设备是否支持Mount命令使用-a选项时自动挂载
dev/nodev:此设备上是否创建设备文件
exec/noexec:是否允许执行此文件系统上的程序文件
suid/nosuid:是否支持此设备上的文件上使用SUID权限
remount:重新挂载

mount -o remount,acl /dev/sdb1

ro:只读
rw:读写
loop：用来把一个文件当成硬盘分区挂接上系统
iocharset：指定访问文件系统所用字符集
user/nouser:是否允许普通用户挂载此文件系统

所有挂载选项均未指明时，其默认为：
rw,suid,dev,exec,auto,nouser,async,and relatime

umount DEVICE 或 umount MOUNT_POINT
挂载点挂载之前的文件在挂载后会被隐藏，卸载后还会存在，设备卸载前保存的文件，卸载后也会保存，再此挂载就可以访问

fuser
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挂载点的进程：fuser -km MOUNT_POINT

⑥、/etc/fstab
文件系统相关挂载配置文件
每行定义一个文件系统
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（备份频率） 自检次序
设备文件， 0 不转储 0 不自检
LABEL= 1 每天转储 1 首先自检“/”
UUID= 2 每隔一天转储 2
伪文件系统名称