linux磁盘及文件管理

Linux 运维中运维人员主要针对服务器的I/O设备管理：磁盘和网卡，这里主要介绍对磁盘的管理
Linux中一切皆文件，硬件设备也有对应的文件。Linux中访问设备，其实就是访问对应的文件接口。
文件接口：open(),read(),write(),close()等等。
设备类型：
块设备（block）:随机访问的特性，数据交换单位为“块”
字符设备（character）:线性设备，数据交换单位为“字符”。比如：键盘输入
设备文件：FHS(文件系统的层级标准)
Linux中/dev/目录用于存放设备文件，设备文件是关联至设备驱动程序及访问设备的入口
设备的管理：设备号
设备号：主设备号（major）,次设备号（minor）
major: 设备类型，区别设备类型，用于表明所需驱动程序
minor: 同一类型下的不同设备，驱动程序驱动的具体设备（c，字符设备，b块设备）

Linux磁盘设备文件命名：













IDE (ATA)：133MB/s，/dev/hd
SCSI: 640MB/s
SATA：6Gbps
SAS：6Gbps
USB：480MB/s
除IDE外Linux中识别硬盘设备：/dev/sd
标记不同的硬盘设备：/dev/sd[a-z]
标记同一设备上的不同分区：/dev/sd[a-z][1-]
1-4: 主或扩展分区标识
5+：逻辑分区标识
机械硬盘介绍：track 磁道,sector 扇区,cylinder 柱面
MBR：0磁道0扇区，主引导扇区（master boot record）
MBR分三部分：446bytes:bootloader，引导程序
64bytes: 分区表
16bytes:标记一个分区
2bytes:55AA,当前MBR信息是否有效的标记
如果单块硬盘超过2T就不能使用MBR分区，只能使用 GPT分区
分区：分隔存储空间为多个小的空间，每个空间可独立使用文件系统；

1.分区工具：
fdisk, parted, sfdisk
fdisk工具的使用：
fdisk最多支持在一块硬盘上的15个分区；
fdisk分区管理子命令：
m: 获取帮助,用于显示子命令的功能
p: 显示现有分区表
n: 创建
d: 删除
t: 修改分区ID
l: 列出所有支持ID类型
w: 保存退出
q: 放弃修改并退出
创建完成之后，查看内核是否已经识别新的分区：
# cat /proc/partitions

有三个命令可以让内核重读磁盘分区表：
CentOS 5: partprobe [DEVICE]
CentOS 6,7:
partx
kpartx
partx命令：注意：已挂载的硬盘上分区需执行，可能需要命令重复执行2次或以上才能读取分区成功
partx DEVICE
partx -a DEVICE
partx -a -n M:N DEVICE
M
M:
:N
kpartx命令：
kpartx -af DEVICE



2.创建分区后需创建文件系统和格式化
Linux文件系统管理
文件系统：
VFS：Virtual File System
Linux：ext2, ext3, ext4, reiserfs, xfs, btrfs, swap
光盘：iso9660
Windows: fat32(vfat), ntfs
Unix: ffs, ufs, jfs, jfs2
网络文件系统：nfs, cifs
集群文件系统：ocfs2, gfs2
分布式文件系统：ceph,
moosefs, mogilefs, hdfs, gfs, glusterfs
(1) 日志型文件系统
非日志型文件系统：ext2
日志型文件系统：ext3
(2) swap：交换分区
创建文件系统：
在分区上执行格式化(高级格式化)
要使用某种文件系统，满足两个条件：
内核中：支持此种文件系统
用户空间：有文件系统管理工具
创建工具：mkfs (make filesystem)
mkfs -t type DEVICE
mkfs.type DEVICE




ext系列文件系统的专用管理工具：
mke2fs -t {ext2|ext3|ext4} DEVICE
-b BLOCK: 1024, 2048, 4096
-L 'LABEL': 设定卷标

blkid命令：可查看LABEL，UUID及文件系统类型

blkid DEVICE
LABEL, UUID, TYPE





Linux文件系统管理:
mkfs, mkfs -t type = mkfs.type
ext：mke2fs
创建文件系统：
mke2fs [OPTION]... DEVICE
-t {ext2|ext3|ext4}
-b {1024|2048|4096}
-L 'LABEL'
-j: mke2fs -t ext3
-i #：
-N #：
-m #: 预留磁盘空间占据多大百分比的空间为后期管理使用；
-O FEATURE[,...]
-O ^FEATURE：关闭此特性
has_journal

文件系统属性查看及调整工具：
e2label : ext系统的卷标管理工具
e2lable DEVICE [LABEL]

tune2fs
显示ext系列文件系统的属性，或调整其属性；
-l：显示超级块中的信息；显示整个文件的属性及布局等相关信息；
-L 'LABEL'：修改卷标；
-m #: 调整预留给管理员的管理空间百分比；
-j: ext2 --> ext3
-O:文件系统属性的启动或关闭
-o:文件系统默认挂载选项的启用或关闭

dumpe2fs：
-h: 仅显示超级块信息；

文件系统检测：
fsck: Filesystem check
fsck -t type
fsck.type
-a: 自动修复错误
-r: 交互式修复错误
-f: 强制检测

e2fsck：ext系列文件系统专用的检测修复工具；
-y: 自动回答为“yes”
-f：force

3.文件系统的挂载和使用：
kernel --> rootfs(分区)
rootfs分区：
bin, sbin, etc, lib, lib64, dev, tmp, proc, sys
/sbin/init
将额外文件系统与根文件系统某现存的目录建立起关联关系，进而使得此目录做为其它文件系统访问入口的行为，称之为挂载；
解除此关联关系的过程：卸载；
挂载点：mount point, 设备挂载至目录；
注意：挂载点在挂载在之后，其内部原有的文件会被暂时隐藏；建立使用空目录做为挂载点；
挂载方法：
mount：通过读取/etc/fstab文件来显示当前系统所有已经挂载的设备；
mount -a：挂载/etc/fstab文件中的所有支持自动挂载的文件系统；
mount [options] [-o options] DEVICE MOUNT_POINT
[options]：命令选项
[-o options]：挂载选项
DEVICE: 要挂载的设备
(1) 设备文件：/dev/sda5
(2) 卷标：-L 'LABEL'
(3) UUID：-U 'UUID'
(4) 伪文件系统名称
MOUNT_POINT: 挂载点
常用选项：
-t type：文件系统类型
-r: 以“只读”方式挂载此文件系统
-w: 以“读写”方式挂载此文件系统
-n：每个文件系统在挂载时都会自动更新/etc/mtab文件，-n用于禁止此功能；
此时，如果想查看挂载的所有文件系统：cat /proc/mounts
-a: 自动挂载所有支持自动挂载的设备；
-B：绑定目录至另一个目录上；
-o 挂载选项：
async：异步模式
sync: 同步模式
atime/noatime：是否更新访问时间戳；
diratime/nodiratime：是否更新目录的访问时间戳；
auto/noauto: 是否允许此设备被自动挂载；
exec/noexec：是否允许执行此文件系统上应用程序；
dev/nodev：是否支持在此设备上使用设备文件；
suid/nosuid：
remount：重新挂载
ro
rw
user/nouser: 是否允许普通挂载此设备；
acl：是否支持此设备上使用facl；
defaults：rw, suid, dev, exec, auto, nouser, and async
umount：卸载命令
# umount DEVICE
# umount MOUNT_POINT
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的挂载点的进程：
# fuser -km MOUNT_POINT

4.交换分区：
free命令：
查看memory和swap的使用状态
-m: 以MB为单位
-g: 以GB为单位

mkswap：创建交换分区
mkswap [option] DEVICE
-L 'LABEL'
swapon：启用交换分区
swapon [option] [DEVICE]
-a: 激活所有交换分区
-p PRIORITY: 设定其优先级；
swapoff：禁用交换分区
swapoff [option] [DEVICE]

文件系统等空间占用信息的查看工具：
df: disk free
-h: human-readable
-i: inode数量
-P: 以Posix兼容的格式输出
du: disk usage
-h: human-readable
-s: summary

5.文件系统相关挂载配置文件：/etc/fstab



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 自检次序
要挂载的设备：
设备文件、LABEL=、UUID=、伪文件系统名称
挂载选项：
defaults
转储频率：
0： 不转储
1： 每天转储
2：每隔一天转储
自检次序：
0：不自检
1：首先自检，通常只有/才为1
2：
...

6.文件系统上的链接文件：
硬链接：
两个路径指向同一个inode
不能对目录进行；
不能跨分区进行
指向同一个inode的多个不同路径; 创建文件的硬链接会增加inode的引用计数；删除硬链接仅是删除其一个访问路径，只到最后一个路径被删除；

符号链接：
链接文件的数据指向另一个文件路径；
可以对目录进行；
可以跨分区；
指向的是另一个文件路径；而非inode；
对文件创建符号链接不会增加其引用计数；删除原文件，符号链接文件也将无法；
ln [-s] SRC DEST
-s：symbolic link
-v：verbose

练习：创建一个10G文件系统，类型为ext4，要求开机可自动挂载至/mydata目录；

1. 创建挂载点





2. 创建分区：














3．分区文件系统高级格式化：





4.配置挂载文件：/etc/fstab





5.挂载到/mydata