课程内容：
1、linux文件系统基础概念
2、设备文件及磁盘分区
3、文件系统的管理与挂载
4、文件系统的管理与挂载
一、linux文件系统基础概念
1、磁盘的结构（磁盘disk、盘面quotation、磁道track、扇区sector（存储单位）、磁头head、柱面cylinder，每个盘面有2个磁头）
block（磁盘块是扇区的2的N次方倍，如扇区是512byte,那么块大小为1k 2k 4k 等）
一个块只能属于一个文件，如果文件很大，要占用很多块，因此一个文件可以包含很多块。
2、存储空间分2部分：数据区和元数据区（stat命令查看文件元数据 文件名 时间 属主 权限，
对应的数据存储在哪些磁盘块上）目录是一个路径映射符。
index node：索引区域中每个文件云数据条件
每个iNode都有其编号：ls -i 可以查看文件iNode编号，每个iNode指向常见类型的文件(f,d）指向磁盘数据区中的某个或某些个磁盘块；目录文件数据区存储的是（此目录的）文件名，以及对应的iNode编号，根（/）是自引用位置，系统启动默认找到的/
3、格式化：创建文件系统
4、bitmap:位图索引 存储数据时扫描iNode索引、块索引找到未使用的iNode和块来存放。
因为inode编号太多查找该inode是否使用比较消耗资源，为了更快的查找到未使用的inode会对inode做索引这叫bitmap（位图索引）inode位图，相对应的块也会做block bitmap（块位图），所以元数据区中存放了（inode、ionde bitmap、block bitmap），数据存储方式：每次会拿8个未使用的磁盘块用来存储，如果只用了一个会把未使用的块还回去不够时在取8个未使用磁盘块，评估磁盘性能时会有2种评估模型（随机io和连续io：磁盘读写数据是靠机械手臂完成，如果数据是连续存储将会提高读写速度，乱序将影响读写性能）
为了方便管理把块分为块组，每个块组都有独立的数据区和元数据区，块组的元数据信息和块组之间运行都由超级块（super block）进行协调，并且在多个块组中会有超级块备份，tune2fs可以查看分区的超级块信息 例：tune2fs -l /dev/sda1，还可以通过dumpe2fs查看分区中块组信息 例：dumpe2fs /dev/sda1 加上-h也可以查看超级块信息
6、链接文件：
硬链接： 两个文件指向同一个iNode，一个文件称为另一个文件的硬链接。
软链接：当一个文件指向另一个文件的路径（或字符串）时，这个文件称另一个文件的软连接
软链接的大小为文件名字符数长度。一个iNode可以被引用多次，其计数器在引用次数降为0之前是不会被标记为未用的
6.1、创建链接：
ln [-sv] SRC DEST :-s 表示软连接，-v：显示创建过程
硬链接：
eg: #cp /etc/rc.d/rc.sysinit /tmp
#ll -h
#ln rc.sysinit rc.hardlink iNode 计数器变成2
# ls -li 发现2个文件Inode 相同，说明指向同一个文件，因此为硬链接。如果把rc.sysinit 删除掉，只是iNode计数器减一，rc.hardlink 依然能访问，
修改任何一个文件，另一个文件也被修改。
硬链接特性：
1、不能对目录创建硬链接 2、硬链接不能跨分区 3、创建硬链接增加iNode计数
软链接：
eg:# ln -sv rc.hardlink rc.softlink
# rc.softlink----->rc.hardlink
#ln -sv /tmp/rc.hardlink /tmp/rc.soft2
#rc.soft2--->rc.hardlink删除rc.hardlink ,链接错误，cp任意文件重名名为rc.hardlink，链接正常显示。
软（符号）链接特性：
1、可以对目录创建链接 2、不受分区限制 3、创建软链接不增加iNode计数
6.2、文件改变
文件被删除：意味着iNode被标记为空闲，此iNode指向磁盘块被标记为空闲。
如果iNode被引用多次，且此次删除未使得其引用计数降低为0的话，说明文件仅删除了一个访问路径，
文件被复制：创建一个新文件，并把原文件的数据指向磁盘块中再写一次的过程。
文件被移动：
1、同一个分区移动：改变了文件的访问路径，原文件不变，iNode不变。
2、不同分区移动：在新分区创建文件，把数据复制过去，删除原分区数据。
二、linux文件系统类型
ext(2、3、4)、xfs、ffs、ufs、feiserfs 、jfs （注：ext2不支持日志文件）
swap:交换文件系统
网络文件系统：nfs ,smbfs(cifs)
分布式文件系统：ceph
光盘文件系统：iso9660
btrfs,
2.1 linux的磁盘管理
linux哲学思想，一切皆文件。
设备文件：特殊文见，只有iNode没有数据，关联至一个驱动程序进而跟对应的硬件设备打交道。通常在/Dev目录下（b块设备，c线性设备），在设备元数据中都有其设备号（主设备号：用于标记设备类型；次设备号：用于标记同一类设备的不同设备；此设备名称由ICANN制定。
创建设备文件：mknod [option]…name tpye [major minor]
如：mknod -m 664 /dev/testdev b 120 0 删除：rm -rf /dev/testdev
磁盘设备文件：
/dev/hd: 并口 IDE 133M/B
/dev/sd： 串口 USB、SATA3 6Gbps/8、SCSI(并行10000转 15000转)、SAS
/dev/sd[a-z]
分区：数字表示 /dev/sda1 /dev/sha2
分区编号：主+扩展：1--4 逻辑分区：5开始 查看磁盘信息：fdisk -l
三 磁盘分区
磁盘使用过程： 磁盘-->创建分区-->创建文件系统（格式化）-->挂载
传统的MBR(Master Boot Record)分区方式，有一个局限：无法支持超过2TB的硬盘的分区（或单个分区超过2TB),而GPT的分区表很好了解决了传统MBR无法逾越2TB的限制。但是在Linux系统中，传统的fdisk命令无法支持GPT分区方式,parted是更强大的分区工具，它的操作都是实时的，也就是说你执行了一个分区的命令，他就实实在在地分区了，而不是像fdisk那样，需要执行w命令写入所做的修改， 所以进行parted的测试千万注意不能在生产环境中.
硬盘分区：磁道（track）扇区（sector）柱面（cylinder）分区是根据柱面划分的，磁盘的盘面有许多磁道，每个磁道是由多个扇区组成，每个扇区有512个字节；0磁道0扇区被称为MBR(master boot record)主引导记录，负责引导操作系统（os）启动
MBR 512Bytes的组成：（446bytes:程序bootloader、64bytes:分区表、每16bytes标记一个分区，一共4个主分区、2bytes:SA,BMR有效性标记）
创建磁盘分区：
查看磁盘分区：fdisk -l [device]…… 如：fdisk -l /dev/sda、fdisk -l | grep "^/dev/sda*"
创建分区：fdisk 【device】 如：fdisk /dev/sda
交互式界面，有许多子命令：m 帮助
p:print 显示磁盘分区表
n:new 新建分区
d:delete 删除分区
l:查看所有systemID
t:修改分区的系统ID
w:保存并退出，q:不保存退出
注意：分区完成后，查看分区信息：cat /proc/partitions 发现sda3 sda5未被内核识别，因此不能格式化分区，挂载等操作，所以让内核重读磁盘信息（如重启）。对于已经有分区处于使用状态的磁盘不能重启，新建分区后需要让内核重读其分区表：Centos5: partprobe [device] ,Centos6:partx或者kpartx [device]来识别,centos6许多次交替操作2条命令方可生效。如下：
kpartx -l /dev/sda -l列出分区信息 ，cat /proc/partitions
kpartx -af /dev/sda -a添加 -f强制 再来一次 partx -a /dev/sda 再cat 即可出现列表
ls /dev/sda* 查看分区列表。
分区创建工具：sfdisk和parted
练习：写一个脚本：
1、提示输入一个对其执行分区的新硬件设备文件
2、提醒用户接下来的操作销毁所有的数据，你继续吗？Y继续，其他字符退出
3、对磁盘新建分区主分区1：大小512M,主分区2：大小2G
4、创建完成后显示结果：
四、创建文件系统 （file system）
1、创建文件系统（格式化）：
格式化分2步（厂家出厂进行低级格式化、用户需要高级格式化）
mkfs:make file system -t FSTPYPE [DEVICE]
mkfs -t FSTYPE = mkfs.fstype 如：mkfs -t ext4 = mkfs.ext4
而 mkfs -t xfs /dev/sda5 提示错误说明该系统没有装载xfs文件系统。
注意：centos 6.5
linux 内核是模块化的，这些模块支持动态装载和卸载：文件系统可能会被直接打包进内核，也可以被编译成内核模块。 lsmod 查看系统文件。
如果期望将某分区格式化成某特定文件系统，通常需要一个与之对应的在用户空间可使用的命令行工具来实现。如 mkfs -t xfs /dev/sda5 提示错误，这是需要安装xfs文件系统，
yum -y install xfsprogs ,安装完成后，再mkfs -t xfs /dev/sda5就没问题了。
<1> 文件系统的日志功能：journal
ext2:无日志功能
ext3，ext4，xfs:日志功能 (带日志功能的存储原理：
1、在日志区写入元数据信息 2、写入数据 3、将日志区元数据信息移到元数据区)
<2> mke2fs（ext系列的文件系统有专门的创建文件系统的工具，不建议使用mkfs）
常用选项： -b {1024|2048|4096} 指定块大小
-t {ext2|ext3|ext4} 指定分区格式
-L LABEL 指定卷标
-j 相当于 -t ext3
-i n :每多少个字节给创建一个iNode，此字节数不应该小于块大小
-N n:直接指定可用的iNode数
-m n:指定预留空间占整个分区空间的百分比，默认是5%
<3> 查看超级块信息：
#tune2fs -l DEVICE
#dumpe2fs -h DEVICE ,dumpe2fs device(查看超级块组信息)2、修改分区属性：tune2fs
blkid:查看指定设备块的信息 如，blkid /dev/sda5
e2label:查看或设定卷标 格式：e2label DEVICE [LABEL]
注意：块大小无法调整
-j :ext2---->ext3
-L LABEL:修改卷标
-m #:修改预留空间百分比
-O [^]FEATURE :启用指定特性；特性前加^,表示关闭特性
-o [^]mount-options:开启或关闭指定的挂载选项
3、文件系统修复
因进程意外终止或者系统崩溃等情况导致写入操作非正常中止时，可能会导致文件系统损坏,此时应该修复文件系统（注意：必须离线修复也就是先卸载文件系统）
fsck
-t fstype 指定文件类型 如：fsck -t ext3 -a /dev/sda3
-a 自动修复错误
-r 交互式修复错误
e2fsck:ext系列文件系统的专用工具(-y :yes ;-f :force 强制进行检查)
补充：Windows不能识别linux的文件系统，所以U盘不能格式成ext系列，U盘一般为FAT32
格式化FAT32 (mkfs -t vfat)
4、交换分区 swap
缓解物理内存资源不够的情况：
创建交换分区 ：fdisk /dev/sda ,给磁盘分出一个（1到2倍内存大小）空间将ID改成82，用mkswap 创建交换分区
mkswap [-L LABEL] DEVICE 如：mkswap -L SWAP1 /dev/sda7
五、关于挂载
文件系统挂载：默认只有管理员才有权限挂载
将额外的分区与根文件系统上的某目录建立关联关系的过程，目录中的原有文件会被隐藏。
挂载点：另一个文件系统的访问入口
<1> 挂载：mount DEVICE MOUNT_POINT 固定挂载点：/mnt,/media
mount [option]…[-t fstype][-o option] 设备 挂载点 （挂载点：事先存在、空闲目录）
常用挂载选项： -t fstype 指定挂载文件系统类型
-r 只读挂载
-w read and write 读写挂载
-L LABEL 以卷标方式指定设备，mount -L LABEL 挂载点
-U UUID 以UUID的方式指定设备 mount UUID='某uuid号'或 -U UUID
-a 自动挂载所有（/etc/fstab文件中定义）的支持自动挂载的设备
-n:挂载时，不更新/etc/mtab文件
-o option
async:异步I/O,数据写操作先于内存完成，而后再根据某种策略更新至持久设备中
sync:同步I/O
atime/noatime:文件和目录被访问时是更新最近一次的访问时间戳。
auto/noauto:设备是否支持mount的-a选项自动挂载
diratime/nodiratime:目录被访问时是最近一次的访问的时间戳
dev/nodev: 是否支持在此设备上使用设备；
exec/noexec: 是否允许执行此设备上的二进制程序文件
例如：以指定挂载后支持acl为例：
方法1：
方法2：
为设备设定默认挂载选项
查看所有已挂载的设备：
#mount
#cat /proc/mounts（系统内核识别）
#cat /etc/mtab (调用mount命令)<2>卸载：umount device 或者 umount mount_point ，挂载点没有被进程访问时才能卸载。
fuser -v 挂载点
df: disk free
-h: human-readable
-i: 显示inode的使用信息而非默认的磁盘空间使用信息
du: disk usage （-s ; -h）
练习：创建一个20G的分区，块大小为2048，预留百分比为3，卷标为MYDATA，要求挂载后支持acl，使用UUID的方式挂载至/mydata目录；
使用重新挂载的功能，让其不支持dev功能；
七、交换分区：mkswap
free: 查看内存及交换分区的使用信息
启用交换分区 swapon [DEVICE] -a: all, 启用所有交换分区 -p #: 指定此交换设备的优先级
禁用交换分区 swapoff [DEVICE] -a: 禁用所有 例如： swapoff /dev/sda2
自动挂载的设备的配置文件：/etc/fstab6 字段说明如下：
设备名称: 设备挂载点: 文件系统: 挂载选项: 转储频率（0:从不转储1: 每天转储2: 每隔一天）
: 自检次序（0：不自检，额外创建的文件系统都无须自动自检 1：首先自检，通常只有根文件系统需要首先自检 2：次级自检，不同的设备可以使用同一个自检次序 3~9）
挂载选项可以有多个，彼此间使用逗号分隔；
转载于:https://blog.51cto.com/liwenjia/1712776
