磁盘及文件系统管理详解

磁盘管理：

机械式硬盘：
U盘、光盘、软盘、硬盘、磁带
MBR：主引导记录（512byte），不属于任何分区
446byte：BootLoader，程序
64byte：每16byte标识一个分区（最多只能创建四个主分区，主+扩展<=4，扩展分区只能有一个）
2byte：Magic Number，标记MBR是否有效

RPM：转/每分钟
iNode条目：存储的是inode号，文件的属主属组（Owner/Group）、扩展属性、权限（Mode）、大小（Size）、时间戳（Timestamps）等各种跟文件数据没有关系的信息，以及直接/间接/多级间接磁盘块指针；但是没有文件名
目录：路径映射表
新建文件：找到空iNode以分配iNode节点，找到磁盘块以填充数据内容
删除文件：清空iNode节点内容，存储块标记为未使用，但数据未删除
剪切文件：修改iNode节点的存放路径（同一分区）
复制文件：创建新文件并填充数据内容
跨分区剪切文件：新分区建立文件→从老分区复制文件→老分区删除文件
inode Bitmap（iNode位图）：标识iNode
block Bitmap（块位图）：位图是为了加快索引
Super Block（超级块）：存储的内容--------有多少块组、每个块组中有多少块、块大小、空闲/引用磁盘块、空闲/引用iNode；可有多个备份
GDT（块组描述符表Group Description Table）：保存的内容---------当前分区上每个块的块组名，每个块组起始磁盘号、结束块的编号；需备份
Boot Block：任何一个分区的第一个块，预留出来，不能存数据

inode Table（iNode表）：存放目录文件与inode号的对应关系

Boot Block

Block Group 0

Block Group 1

...

Block Group n

/ \
/ \

Super Block

GDT

Block Bitmap

inode Bitmap

inode Table

Data Blocks

链接文件：

硬链接：直接指向同一个iNode的具有不同路径的两个文件
1.只能对文件创建，不能应用于目录
2.不能跨文件系统
3.创建硬链接会增加文件被链接的次数（ls -l）
软链接（符号链接）：链接文件中保存的内容是被链接文件的绝对路径，权限取决于实际被链接文件
1.可应用于目录
2.可以跨文件系统
3.不会增加被链接文件的链接次数
4.其大小为指定的路径所包含的字符个数
# ln [-s -v] SRC DEST

# du FILE （显示目录下每个文件及目录本身的大小）

-s：显示目录的大小
-h：单位换算
# df （显示磁盘分区使用情况）
-i：iNode使用情况
-P：磁盘块使用情况
-h：换算为合适的单位

设备文件：
块设备：以块为单位，随机访问的设备-----硬盘
字符设备：以字符为单位的线性设备-----键盘
# ll /dev/sda1：（没有大小）
brw-rw----. 1 root disk 8, 1 Nov 16 08:57 sda1
8主设备号：标识设备类型
1次设备号：标识同一类型中不同设备
创建设备文件：（设备文件需与真实硬件相关联才能正常使用）
# mknod [OPTION]... NAME TYPE [MAJOR MINOR]
-m MODE：指定权限
TYPE：b（块设备）、c（字符设备）
硬盘设备的设备文件名：
IDE、ATA：/dev/hd[a-d]（第一个IDE口：主/dev/hda+从/dev/hdb，第一个主分区/dev/hda1）
SATA/SCSI/USB：/dev/sd[a-p]
软驱：/dev/fd[0-1]
打印机：/dev/lp[0-15]
光驱：/dev/cdrom 鼠标：/dev/mouse 磁带机：/dev/st0或/dev/ht0(IDE设备)
a、b、c...来区别同一种类型下的不同设备
逻辑分区可以有多个（从5开始），扩展分区只能有一个，主分区最多可以有四个
查看当前系统识别了几块硬盘：
# fdisk -l [/dev/DEVICENAME] （列出当前系统上的所有[指定]磁盘及其磁盘分区）
管理磁盘分区：
低级格式化：创建磁道
高级格式化：创建文件系统（利用VFS使得Linux可以支持多种文件系统，作翻译官）
# mkfs.文件类型名称 硬盘分区名称（mkfs -t ext2 = mkfs.ext2）
文件类型名称：cramfs，ext2/3/4，fat，msdos，xfs，btrfs，minix，vfat
ext3（journal file system日志文件系统）：能加快文件系统的修复速度 分区：数据区、元数据区、日志区 专门管理ext系列文件： # mke2fs -j：创建ext3类型文件系统 -b BLOCK_SIZE：指定块大小，默认为4096，可用取值为1024、2048或4096 -L LABEL：指定分区卷标 -m #：指定预留给超级用户的块数百分比 -i #：用于指定为多少字节的空间创建一个inode，默认为8192；这里给出的数值应为块大小的2^n倍 -N #：指定iNode个数 -F：强制创建文件系统 -E：用户指定额外的文件系统属性 # blkid 硬盘分区名称 （显示uuid值全局唯一标识符、卷标label和type等相关属性属性，） # e2label （用于查看或定义卷标） # e2label 设备文件 卷标 （设定卷标） # tune2fs （调整文件系统的相关属性）
-j：不损害原有数据，将ext2升级为ext3
-L LABEL：设定或修改卷标
-m #：调整预留百分比
-r #：指定预留块数
-o：设定默认挂载选项
-c #：指定挂载次数达到#次之后进行自检，0或-1代表关闭此功能
-i #：每挂载使用多少天后进行自检，0或-1代表关闭此功能
-l：显示超级块之后的信息
# dumpe2fs （显示文件系统相关信息）
-h：只显示超级块信息
# fsck （检查并修复Linux文件系统）
-t FSTYPE：指定文件系统类型
-a：自动修复（不询问）
# e2fsck （专用于修复ext2/3文件系统）
-f：强制检查
-p：自动修复
# fdisk /dev/sda （交互式命令）
p：显示当前硬件的分区
n：创建新分区
d：删除一个分区
w：保存退出
q：不保存退出
t：修改分区类型
l：显示所支持的所有类型
# cat /proc/partitions （判断内核是否读到了新建的分区表信息）
# partprobe [/dev/sda] （通知内核重读[指定]分区表）

挂载：将新的文件系统关联至当前根文件系统
卸载：将某文件系统与当前根文件系统的关联关系予以移除
挂载：mount
# mount （显示当前系统已经挂载的设备及挂载点）
# mount [options] [-o options] 设备 挂载点
-a：表示挂载/etc/fstab文件中定义的所有文件系统
-n：默认情况下，mount命令每挂载一个设备，都会把挂载的设备信息保存至/etc/mtab文件，使用-n选项意味着挂载设备时，不把信息写入此文件
-t FSTYPE：指定正在挂载设备上的文件系统的类型，不使用此选项时，mount会调用blkid命令获取对应文件系统的类型
-r：只读挂载，挂载光盘时常用此选项
-w：读写挂载
-o：指定额外的挂载选项，也即指定文件系统启用的属性
remount：重新挂载
loop：挂载本地回环设备（可用于挂载镜像）
ro：只读挂载
rw：读写挂载
设备：
设备文件：/dev/sda5
卷标：LABEL=" "
UUID：UUID=" "
挂载点：目录
要求：
此目录没有被其他进程使用
目录得事先存在
目录中的原有文件将会暂时隐藏
挂载完成后，要通过挂载点访问对应文件系统上的文件。如光盘镜像不能直接被访问，经过挂载之后可以在挂载点中查看其包含内容
卸载：umount
# umount 设备/挂载点
卸载注意事项：挂载的设备没有进程使用
# fuser （验证进程正在使用的文件或套接字文件）
-v：查看某文件上正在运行的进程
-k：
-m：
# fuser -km MOUNT_POINT （终止正在访问此挂载点的所有进程）

swap分区（交换分区）：必须是一个独立的分区
# free （查看分区使用情况）
buffers：缓冲（大→缓冲区→小）
cached：缓存（小→缓存区→大）
创建交换分区：
fdisk命令中，t调整分区类型为82
# mkswap /dev/sda#

-L LABEL
挂载交换分区：
# swapon /dev/sda# （启用交换分区）
-a：启用所有的定义在/etc/fstab文件中的交换设备
# swapoff /dev/sda# （关闭交换分区）

回环设备：

loopback：使用软件来模拟实现硬件
创建一个镜像文件，120G

创建文件的方式模拟存储空间：
dd命令：直接复制底层数据流
if=input_file：指定数据来源
of=output_file：指定数据存储目标
bs=#：设置每个块的大小

count=#：设置要拷贝块的个数
conv=ucase：将字母从小写转换成大写
conv=lcase：将字母从大写转换为小写
seek=#：创建数据文件时，跳过的空间大小

文件系统的配置文件/etc/fstab：
OS在初始化时，会自动挂载此文件中定义的每个文件系统
内容：
要挂载的设备 挂载点 文件系统类型 挂载选项 转储频率 文件系统检测次序
转储频率：跟文件系统备份相关，用于定义多久对此文件系统做一次完全备份，0：不备份，1：每天备份，2：每两天一次备份....
文件系统检测次序：只有/为1，其他文件系统可为2，0表示不检查

文件管理---------压缩、解压缩
压缩格式：gz,bz2,xz,zip,z

压缩算法：算法不同，压缩比也会不同
compress：FILENAME.z
uncompress：
gzip：.gz（只能压缩文件，不能压缩目录）
# gzip /PATH/TO/SOMEFILE （压缩完成后会删除原文件）
-d：解压缩
-#：1-9，指定压缩比，默认是6
# gunzip /PATH/TO/SOMEFILE.gz （解压完成后会删除原文件）
# zcat /PATH/TO/SOMEFILE.gz （不解压的情况，查看文本文件的内容）
bzip2：.bz2，比gzip有更大压缩比的压缩工具，使用格式近似（只能压缩文件，不能压缩目录）
# bzip2 /PATH/TO/SOMEFIE （压缩完成后会删除原文件）
-d：解压缩
-#：1-9，指定压缩比，默认是6
-k：压缩时保留原文件
# bunzip2 /PATH/TO/SOMEFILE.bz2 （解压完成后会删除原文件）
# bzcat /PATH/TO/SOMEFILE.bz2 （不解压的情况，查看文本文件的内容）
xz：.xz，有更大的压缩比（只能压缩文件，不能压缩目录）
# xz /PATH/TO/SOMEFILE （压缩完成后会删除原文件）
-d：解压缩
-#：1-9，指定压缩比，默认是6 -k：压缩时保留原文件 # unxz /PATH/TO/SOMEFILE.bz2 （解压完成后会删除原文件） # xzcat /PATH/TO/SOMEFILE.bz2 （不解压的情况，查看文本文件的内容） zip：既归档又压缩的工具
# zip FILENAME.zip FILE1 FILE2 ... （压缩后不删除原文件）
# unzip FILENAME.zip
archive：归档，归档本身并不意味着压缩
tar：归档工具（只归档不压缩）
# tar
-c：创建归档文件
-x：展开归档文件
-f FILE.tar：操作归档文件名
-t：不展开归档，直接查看归档了哪些文件
-z：用Gzip压缩或解压
-j：用bzip2压缩或解压
-J：用xz压缩或解压
-v：显示压缩或解压的过程
-p：保留原始的权限与属性
-P：使用绝对路径来压缩
-C：指定解压到的目录
--xattrs：归档时，保留文件的扩展属性
cpio：归档工具