Linux磁盘及文件系统管理

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 CPU， Memory(RAM), I/O

 I/O: Disks, Ehtercard

     Disks: 持久存储数据

1 磁盘管理

1.1 硬盘接口类型

     IDE(ata)：并口，133MB/s

     SCSI：并口，Ultrascsi320, 320MB/S, UltraSCSI640, 640MB/S

     SATA：串口，6gbps

     SAS：串口，6gbps

     USB：串口，480MB/s

 

          并口：同一线缆可以接多块设备；

               IDE：两个，主，从

               SCSI：

                    宽带：16-1

                    窄带：8-1

          串口：同一线缆只可以接一个设备；

 

          IOPS：io per second(IO每秒)

1.2 硬盘类型

     硬盘：机械硬盘，固态硬盘；

1.2.1 机械硬盘

     track：磁道

     sector：扇区，512bytes

     cylinder：柱面

          分区划分基于柱面：

 

     平均寻道时间：

          5400rpm, 7200rpm, 10000rpm, 15000rpm

 

Linux的哲学思想：一切皆文件；

 

     设备类型：

          块(block)：随机访问，数据交换单位是“块”；

          字符(character)：线性访问，数据交换单位是“字符”；

 

1.2.2 固态硬盘

1.3 设备文件：FHS

     /dev

          设备文件：关联至设备的驱动程序；设备的访问入口；

 

     设备号：

          major：主设备号，区分设备类型；用于标明设备所需要的驱动程序；

          minor：次设备号，区分同种类型下的不同的设备；是特定设备的访问入口；

 

     mknod命令：

          make block or character special files

          mknod  [OPTION]...  NAME  TYPE  [MAJOR  MINOR]

               -m MODE：创建后的设备文件的访问权限；

 1.3.1 设备文件名：ICANN

     磁盘命名方式：

          IDE接口硬盘命令方式： /dev/hd[a-z]

               例如：/dev/hda, /dev/hdb

          SCSI, SATA, USB, SAS硬盘命令方式: /dev/sd[a-z]

 

          磁盘分区命名方式：

               /dev/sda#：

                    例如：/dev/sda1, ...

           注意：CentOS 6和7统统将硬盘设备文件标识为/dev/sd[a-z]#                       

 

                引用设备的方式：

                    设备文件名

                    卷标

                    UUID

1.4 磁盘分区

     磁盘分区：MBR， GPT

1.4.1 MBR(Master Boot Record)

     MBR(Master Boot Record)：0 sector  主引导记录

 

     MBR分为三部分：

          446bytes：bootloader（引导装载程序），引导启动操作系统的程序；

          64bytes：分区表，每16bytes标识一个分区，一共只能有4个分区；

               4主分区

               3主1扩展：

                    n逻辑分区

          2bytes：MBR区域的有效性标识；55AA为有效；

 

          主分区和扩展分区的标识序号是：1-4

          逻辑分区序号：5+，从5开始

1.4.2 GPT

     GPT：（GUID Partition Table）全局唯一标识分区表，是一个较新的分区机制，解决了MBR很多缺点

     支持超过2T的磁盘（64位寻址空间）。fdisk最大只能建立2TB大小的分区，创建一个大于2TB的分区使用parted

     向后兼容MBR

     必须在支持uEFI的硬件上才能使用（Intel提出，用于取代BIOS）

     必须使用64位系统

     Mac、Linux系统都能支持GPT分区格式

     Windows 7/8 64bit、Windows Server 2008 64bit支持GPT

1.5 fdisk 命令

     1、查看磁盘的分区信息：

          fdisk -l [-u] [device...]：列出指定磁盘设备上的分区情况；

 

     2、管理分区

          fdisk  device

          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，没有直接同步到磁盘；直到使用w命令保存至磁盘上；

 

     常用命令：

          n：创建新分区

          d：删除已有分区

          t：修改分区类型

          l：查看所有已经ID

          w：保存并退出

          q：不保存并退出

          m：查看帮助信息

          p：显示现有分区信息

 

     注意：在已经分区并且已经挂载其中某个分区的磁盘设备上创建的新分区，内核可能在创建完成后无法直接识别；

          cat  /proc/partitions，查看内核已识别的所有分区

          通知内核强制重读磁盘分区表：

               CentOS 5：partprobe [device]

               CentOS 6,7：partx, kpartx

                    partx -a [device]

                    kpartx -af [device]

 示例：

[root@CentOS7-171 ~]# cat /proc/partitions 
major minor  #blocks  name
   8        0  125829120 sda
   8        1     512000 sda1
   8        2   52428800 sda2
   8        3    1048576 sda3
   8        4          1 sda4
   8        5   10485760 sda5
  11        0    4228096 sr0
[root@CentOS7-171 ~]# partx -a /dev/sda
partx: /dev/sda: error adding partitions 1-5
[root@CentOS7-171 ~]# partx -a /dev/sda
partx: /dev/sda: error adding partitions 1-7
[root@CentOS7-171 ~]# cat /proc/partitions
major minor  #blocks  name
   8        0  125829120 sda
   8        1     512000 sda1
   8        2   52428800 sda2
   8        3    1048576 sda3
   8        4          1 sda4
   8        5   10485760 sda5
   8        6   10485760 sda6
   8        7    2097152 sda7
  11        0    4228096 sr0

          分区创建工具：parted, sfdisk；

2 创建文件系统

格式化：

     低级格式化（分区之前进行，划分磁道）

     高级格式化（分区之后对分区进行，创建文件系统）

 

     元数据区，数据区

          元数据区：

               文件元数据：inode(index node)

                    大小、权限、属主属组、时间戳、数据块指针

               符号链接文件：存储数据指针的空间当中存储的是真实文件的访问路径；

               设备文件：存储数据指针的空间当中存储的是设备号（major, minor）；

 

          bitmap index：位图索引

2.1 VFS(Virtual File System)

     Linux的文件系统: ext2(无日志功能), ext3, ext4, xfs, reiserfs, btrfs

     光盘：iso9660

     网络文件系统：nfs, cifs

     集群文件系统：gfs2, ocfs2

     内核级分布式文件系统：ceph

     windows的文件系统：vfat, ntfs

     伪文件系统：proc, sysfs, tmpfs, hugepagefs

      Unix的文件系统：UFS， FFS， JFS

      交换文件系统：swap

      用户空间的分布式文件系统：mogilefs, moosefs, glusterfs

2.2 文件系统管理工具

2.2.1 创建文件系统的工具

     mkfs

     mkfs.ext2, mkfs.ext3, mkfs.ext4, mkfs.xfs, mkfs.vfat, ...

2.2.1.1 ext系列文件系统的管理工具

     mkfs.ext2, mkfs.ext3, mkfs.ext4

          mkfs -t ext2 = mkfs.ext2

[root@Centos6.8-180 ~]# mkfs.ext2 /dev/sda3
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
文件系统标签=
操作系统:Linux
块大小=4096 (log=2)
分块大小=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks   
655360 inodes, 2620699 blocks
131034 blocks (5.00%) reserved for the super user
第一个数据块=0
Maximum filesystem blocks=2684354560
80 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
	32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632
正在写入inode表: 完成                            
Writing superblocks and filesystem accounting information: 完成
This filesystem will be automatically checked every 26 mounts or
180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.

[root@Centos6.8-180 ~]# blkid /dev/sda3
/dev/sda3: UUID="f6bfa911-010c-4d39-83df-06bfce7cd572" TYPE="ext4" 

2.2.1.2 ext系列文件系统专用管理工具

2.2.1.2.1 mke2fs命令

     mke2fs [OPTIONS]  device

          -t {ext2|ext3|ext4}：指明要创建的文件系统类型

               mkfs.ext4 = mkfs -t ext4 = mke2fs -t ext4

          -b {1024|2048|4096}：指明文件系统的块大小；

          -L LABEL：指明卷标；

          -j：创建有日志功能的文件系统ext3；

               mke2fs -j = mke2fs -t ext3 = mkfs -t ext3 = mkfs.ext3

          -i #：bytes-per-inode，指明inode与字节的比率；即每多少字节创建一个Indode;

          -N #：直接指明要给此文件系统创建的inode的数量；

          -m #：指定预留的空间，百分比；

          -O [^]FEATURE：以指定的特性创建目标文件系统；加[^]表示关闭此特性，不加则是开户此特性

2.2.2 检测及修复文件系统工具

ext系列文件系统的专用工具：

2.2.2.1 e2fsck命令

     e2fsck : check a Linux ext2/ext3/ext4 file system

          e2fsck [OPTIONS]  device

               -y：对所有问题自动回答为yes;

               -f：即使文件系统处于clean状态，也要强制进行检测；

2.2.2.2 fsck命令：

     fsck：check and repair a Linux file system

     用于实现文件系统检测的工具

     因进程意外中止或系统崩溃等 原因导致定稿操作非正常终止时，可能会造成文件损坏；此时，应该检测并修复文件系统；建议，离线进行；

     -t fstype：指明文件系统类型；

          fsck -t ext4 = fsck.ext4

     -a：无须交互而自动修复所有错误；

     -r：交互式修复；       

2.2.3 查看其属性的工具

2.2.3.1 dumpe2fs命令

     dumpe2fs命令：显示ext系列文件系统的属性信息

          dumpe2fs  [-h] device

2.2.3.2 e2lable命令

     e2label命令：卷标的查看与设定

          查看：e2label device

          设定：e2label device LABEL

[root@Centos6.8-180 ~]# e2label /dev/sda3
[root@Centos6.8-180 ~]# e2label /dev/sda3 MYDATA
[root@Centos6.8-180 ~]# e2label /dev/sda3
MYDATA
[root@Centos6.8-180 ~]# blkid /dev/sda3
/dev/sda3: UUID="98873684-812d-40ae-86ad-5065e17d205b" SEC_TYPE="ext2" TYPE="ext3" LABEL="MYDATA"

2.2.4 调整文件系统特性

tune2fs命令

     tune2fs [OPTIONS] device

          -l：查看超级块的内容；

 

          修改指定文件系统的属性：

               -j：ext2 --> ext3；

               -L LABEL：修改卷标；

               -m #：调整预留空间百分比；

               -O [^]FEATHER：开启或关闭某种特性；

               -o [^]mount_options：开启或关闭某种默认挂载选项

                    acl

                    ^acl

     tune2fs命令：查看或修改ext系列文件系统的某些属性

          adjust tunable filesystem parameters on ext2/ext3/ext4 filesystems；

          注意：块大小创建后不可修改；

 2.3 链接文件

     链接文件：访问同一个文件不同路径；

2.3.1 硬链接

     硬链接：指向同一个inode的多个文件路径；

          特性：

               (1)目录不支持硬链接；

               (2)硬链接不能跨文件系统；

               (3)创建硬链接会增加inode引用计数；

     创建硬链接：

          ln  src  link_file

[root@CentOS7-171 ~]# ln fstab.new fstab2

2.3.2 符号链接

     符号链接：指向一个文件路径的另一个文件路径；

          特性：

               (1)符号链接与文件是两人个各自独立的文件，各有自己的inode；对原文件创建符号链接不会增加引用计数；

               (2)支持对目录创建符号链接，可以跨文件系统；

               (3)删除符号链接文件不影响原文件；但删除原文件，符号指定的路径即不存在，此时会变成无效链接；

      符号链接权限：lrwxrwxrwx

          注意：符号链接文件的大小是其指定的文件的路径字符串的字节数；

 

     创建符号链接：

          ln -s  src link_file

               -v：verbose

[root@CentOS7-171 ~]# ln -s fstab fstab.link

磁盘和文件

     内核级文件系统的组成部分：

          文件系统驱动：由内核提供

          文件系统理工具：由用户空间的应用程序提供

 

    CentOS 6如何使用xfs文件系统：

# yum -y install xfsprogs

        创建：mkfs.xfs

        检测：fsck.xfs        

[root@Centos6.8-180 ~]# mkfs.xfs -f /dev/sda3
meta-data=/dev/sda3              isize=256    agcount=4, agsize=655175 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=0
data     =                       bsize=4096   blocks=2620699, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0
log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
[root@Centos6.8-180 
            

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