Linux磁盘及文件系统管理进阶

• 文件系统管理工具
  • 创建文件系统的工具
    • mkfs
      • 具体实现各不相同，mkfs.ext2, mkfs.ext3, mkfs.ext4, mkfs.xfs, mkfs.vfat...
      • 或者统一使用mkfs -t命令，例如mkfs -t ext2 /dev/sda3
  • 检测及修复文件系统的工具
    • fsck
      • fsck.ext2, fsck.ext3...
  • 查看文件系统属性的工具
    • ext系列文件系统：dumpe2fs，tune2fs
    • 其它各个文件系统工具各不相同
  • 调整文件系统特性的工具
    • ext系列文件系统：tune2fs
    • 其它各个文件系统工具各不相同
• 内核级文件系统的组成部分
  • 文件系统驱动：由内核提供
  • 文件系统管理工具：由用户空间的应用程序提供
• ext系列文件系统的管理工具
  • mkfs.ext2, mkfs.ext3, mkfs.ext4；或者mkfs -t 
    
    • 后面的版本兼容前面的版本
    • 使用方法：COMMAND Partition，例如mkfs.ext2 /dev/sda3
    • CentOS 6默认不支持xfs文件系统，需要安装xfs的npm包。
      • yum install xfsprogs
      • yum -y install xfsprogs，就不用敲yes了
  • ext系列文件系统专用的管理工具：mke2fs
    • mke2fs [Options] Partition
    • -t {ext2 | ext3 | ext4}：指明格式化的文件系统类型是什么
      • mkfs.ext4 = mkfs -t ext4 = mke2fs -t ext4
    • -b {1024 | 2048 | 4096}：指明块大小，分别代表1k，2k，4k
    • -L LABEL：指明卷标
    • -j：创建有日志功能的文件系统ext3
      • mkfs.ext3 = mkfs -t ext3 = mke2fs -t ext3 = mke2fs -j
    • -i #：每多少字节一个inode，bytes-per-inode
    • -N #：直接指明要给此文件系统创建的inode的数量
    • -m #：指定预留空间的百分比，不需要加百分号，给一个数字就行了；默认是5%
    • -O [^]FEATURE：以给定的特性创建目标文件系统，不加^表示启用某特性，加了表示取消某特性
      • mkfs.ext3 = mkfs -t ext3 = mke2fs -t ext3 = mke2fs -j = mke2fs -O has_journal
  • e2lable命令：ext系列文件系统专用的卷标查看修改工具
    • 查看：e2lable Partition
    • 修改：e2lable Partition Label
  • tune2fs命令：查看或修改ext系列文件系统的某些属性
    • 只能修改某些属性，例如块大小创建之后就不能再修改
    • tune2fs [Options] Partition
      • -l：查看超级块的内容
      • -j：将ext2升级为ext3，不损害数据
      • -L LABEL：修改卷标，不损害数据
      • -m #：调整预留空间的百分比
      • -O [^]Feature：开启或关闭某种特性
      • -o [^]mount_options：开启或关闭某种默认的挂载选项，比如acl选项
  • dumpe2fs命令：显示ext系列文件系统的属性信息
    • dumpe2fs [-h] Partition
    • -h：只显示超级块的信息；
  • 用于实现文件系统检测的工具
    • 因进程意外终止或系统崩溃，断电等原因导致的写入操作非正常终止时，可能会造成文件损坏，此时，建议检测并修复文件系统；建议离线进行，即不要挂载，或者不要写入。
    • ext系列文件系统的专用工具：e2fsck
      • e2fsck [Options] Partition
      • -y：对所有问题自动回答为yes
      • -f：即使文件系统处于clean状态（与dirty状态对应），也要强制进行检测
    • fsck：通用的工具
      • -t：指明文件系统类型，如果不指明的话有时候会自动检测出来
        • fsck -t ext4 = fsck.ext4
      • -a：无需交互而自动修复所有错误
        • 不推荐，因为修复就是把坏文件删除，有些文件已经写了很多了，删除就全没了
      • -r：交互式修复
• blkid命令：
  • blkid Partition：查看分区的相关属性
  • blkid -L LABEL：根据LABEL定位分区
  • blkid -U UUID：根据UUID定位分区
• swap文件系统
  • Linux上的交换分区必须使用独立的文件系统，且文件系统的System ID必须为82
  • mkswap命令：创建swap文件系统
    • mkswap [Options] Partition
    • -L LABEL：指明卷标
    • -f：强制
• Windows无法识别Linux的文件系统
• Windows的NTFS文件系统在某些桌面级的Linux版本上被支持
• Windows的fat32文件系统在Linux上被识别为vfat文件系统
• 存储设备需要在两种系统之间交叉使用时，应该使用windows和linux同时支持的文件系统: fat32（vfat）
  • mkfs.vfat Partition
• 文件系统的使用
  • 首先要“挂载”：mount命令和umount命令
  • 根文件系统之外的其它文件系统要想能够被访问，都必须通过“关联”至根文件系统上的某个目录来实现，此关联操作即为“挂载”；此目录即为“挂载点”；
    • 挂载点：mount_point，用于作为另一个文件系统的访问入口
    • 挂载点特性
      • 事先存在的目录
      • 应该使用未被且不会被其它进程使用到的目录
      • 挂载点下原有的文件将会被隐藏
  • mount命令：
    • mount [-fnrsvw] [-t vfstype] [-o options] device dir
    • 命令选项
      • -r：只读挂载
      • -w：读写挂载，为默认值
      • -n：默认情况下，设备挂载或卸载的操作会同步更新至/etc/mtab文件中；-n用于禁止此特性
      • -t vfstype：指明要挂载的设备上的文件系统的类型；多数情况下可以省略，此时mount会通过blkid来判断要挂载的设备的文件系统类型
      • -L LABLE：挂载时以卷标的方式指明设备
        • mount -L LABEL dir
      • -U UUID：挂载时以UUID的方式指明设备
    • 挂载选项
      • -o options：挂载选项
        • sync/async：同步/异步操作；写入内存后，过一会儿再写入磁盘叫异步，立即写入磁盘叫同步；异步性能好，但是同步数据不容易丢失（比如突然断电）
        • atime/noatime：文件或目录在被访问时，是否更新其访问时间戳
        • diratime/nodiratime：目录在被访问时，是否更新其访问时间戳
        • remount：重新挂载
        • acl：支持使用facl功能
          • mount -o acl device dir
          • tune2fs -o acl device; mount device dir
          • 复习facl命令
            • setfacl -m u:centos:rw- fstab
            • getfacl fstab
        • ro：只读
        • rw：读写
        • dev/nodev：此设备上是否允许创建设备文件
        • exec/noexec：是否允许运行此设备上的程序文件；可以防止木马等未授权的程序自动运行；
        • auto/noauto：是否允许mount命令使用-a选项自动挂载
        • user/nouser：是否允许普通用户挂载此文件系统
        • suid/nosuid：是否允许程序文件上的suid和sgid特殊权限生效
        • defaults：使用默认选项，rw，suid，dev，exec，auto，nouser，async and relatime
        • -o选项之间通过逗号分隔，例如：mount -o remount,acl /dev/sda3 /mnt
    • 一个使用技巧：可以实现将目录绑定至另一个目录，作为其临时访问入口
      • mount --bind 源目录 目标目录
      • unmount 目标目录
    • 查看当前系统上所有已挂载的设备
      • 直接使用mount命令
      • cat /etc/mtab
      • cat /proc/mounts
    • 挂载光盘
      • mount -r /dev/cdrom mount_point
      • 光盘设备文件：/dev/cdrom，/dev/dvd
    • 挂载U盘
      • 事先需要识别U盘的设备文件
    • 挂载本地的回环设备（如iso镜像文件，img映像文件）
      • mount -o loop /PATH/TO/SOME_LOOP_FILE MOUNT_POINT
  • umount命令：
    • umount device | dir
    • 注意：正在被进程访问到的挂载点无法被卸载
      • 查看被哪个或者哪些进程所占用
        • lsof mount_point，例如：lsof /mnt
        • fuser -v mount_point，例如：fuser -v /mnt
      • 终止所有正在访问某挂载点的进程
        • fuser -km mount_point
• 交换分区
  • 创建交换分区的命令：mkswap
  • 交换分区的启用和禁用不能使用mount
  • 启用：swapon
    • swapon [options] [device]
    • -a：定义在/etc/fstab文件中的所有swap设备
  • 禁用：swapoff
    • swapoff device
• 设定除根文件系统以外的其它文件系统能够开机时自动挂载：/etc/fstab文件
  • 每行定义一个要挂载的文件系统及相关属性，一共有6个字段
    • 要挂载的设备，有四种方式指定：设备文件，UUID，Label，伪文件系统（如sysfs，proc，tmpfs等）
    • 挂载点
      • swap类型的设备的挂载点为swap
    • 文件系统类型
    • 挂载选项
      • 如果要同时指明多个挂载选项，彼此之间用逗号分隔
    • 转储频率
      • 0：从不备份
      • 1：每天备份一次
      • 2：每隔一天备份一次
    • 自检次序
      • 0：不自检
      • 1：首先自检，通常只能是根文件系统可用1
      • 2：次级自检
      • ......
    • mount -a命令会将fstab中定义的所有支持自动挂载的设备挂载上来
• 两个与磁盘相关的命令：df和du
• df命令：查看磁盘的使用状态
  • df [option]... [file]...
  • -l：仅显示本地文件系统的相关信息
  • -h：以人类可读的方式做单位换算后显示
  • -i：显示inode的使用情况，而非blocks
• du命令：评估文件占用的空间大小
• du [option]... [file]...
• -s：summary，显示目录下所有文件的大小之和
• -h：以人类可读的方式做单位换算后显示

练习：

1，创建一个10G的分区，并格式化为ext4文件系统

• block大小为2048；预留空间为2%；卷标为MYDATA
• 挂载至/mydata目录，要求挂载时禁止程序自动运行，且不更新文件的访问时间戳
• 可开机自动挂载，且默认有acl挂载选项

以下为另一个相似题目的答案，用来参考。不是本题答案。

(1) 创建20G分区略，假设为/dev/sda7

(2) mke2fs -t ext4 -b 2048 -L 'MYDATA' /dev/sda7

(3) 编辑/etc/fstab文件，

LABEL=‘MYDATA’   /mydata    ext4     defaults,acl   0    0

2，创建一个大小为1G的swap分区，并启用之

后期补充：

• 删除文件的过程
  • 将此文件inode指向的所有data block标记为未使用
  • 将此文件的inode标记为未使用
• 复制文件
  • 新建文件
• 移动文件
  • 同一文件系统：改变仅仅是路径
  • 不同文件系统：复制文件，并删除原文件
• 符号链接文件的inode指向数据块的指针里存放的是一个字符串，即原文件的路径；但是当原文件的路径很长的时候，也有可能存在数据块里，然后inode指向该数据块