鸟哥的LINUX私房菜基础篇第三版 阅读笔记 三 Linux磁盘与文件系统管理

一、认识EXT2文件系统:

    a、硬盘的组成：转动小马达+存储的磁盘+读写的机械臂

    b、磁盘的一些概念 

            扇区为最小的物理储存单位，每个扇区为512B

            将扇区组成一个圆，就是磁柱，磁柱是最小的分割单位

            第一扇区最重要，a、主要开机区及分割表，其中MBR占有446B，而partition table 则占有64B

   c、inode block superblock 三个数据的意义

            inode:存放文件的属性，权限，一个档案占用一个inode,同时记录次档案的数据所在的block号

            block:实际存放的数据，若档案太大时，会占用多个block

            superblock:记录整个档案的整体信息，包括inode/block的总量，使用量剩余量，以及文件系统的格式与相关信息等

        效果:当文件系统需要A档案时，只要找到inode号，就知道了需要读取哪些block号内的数据内容，就可以按顺序，依次取出来(磁盘最多转一圈)

        与此对比的还有种文件系统FAT(WIN 98 前就是用的它。。好渣哦), 它是这样，首先没有inode,block一开始就读取数据，然后在最后告知下一个block号，依次循环，a-b  b-c c-d，这样很有可能因为数据比较分散，磁盘需要转好几圈才能读取出完整的数据，window系统不是有个磁盘整理么，就是为了将分散的数据，集中起来，提升读取性能呢。一般来说EXT2系统因为有索引所以不太需要整理

    d、block inode 在文件系统一开始格式化的时候就规划好了，除非重新格式化，否则不会变了，如果实际的LINUX中，如果单纯的只用inode/block/superblock 在文件系统高达数百GB时，将所有的inode与block分一级放在一起，很不明智，数量太庞大了，不容易管理，所以需要像军队管理那样，一个团里有很多个营，一个营里有很多个连....都有自己的联络系统，但最终都向团长汇报连上的最正确的信息

    e、每一个区块(block group)的六个主要内容说明：

        ·block

        1、datablock 是用来放置档案内容数据的地方，每个block大小都已经固定(文件系统格式化的时候)，

        2、每个block内最多只能够放置一个档案的数据

        3、承上，如果档案的大小大于每个block的大小，肯定会占用多个block

        4、承上，如果档案的大小小于每个block的大小，剩余的block容量就不会再被使用，磁盘空间会被浪费

        ·inode

        1、每个inode大小均固定为128B

        2、每个档案仅会占用一个inode而已

        3、承上，因此文件系统能够建立的档案数量与inode总量有关

        4、系统读取档案时需要先找到inode，并分析所记录的权限是否符合，再开始去block实际读取block内容

        机智的开发者:

        inode 包含 12个 直接指向, 1个 间接指向,1个双间接指向，1个三间接指向。其中间接指向是指把Block用来储存block指向

        我们来算下，假设block为1K，而inode大小为固定128B，记录一个block号需要4B，那么，一个inode最大能记录多少大的文件

            12个直接指向: 12* 1K

            1个间接指向1K/4B * 1K = 256* 1K 一层

            1个双间接 1K/4B*1K /4B * 1K = 256* 256 * 1K 应该发现规律了吧  两层

            1个三间接 256*256*256*1K = 16G，三层 

        我良辰，不得不说，66666

        ·superblock 

        记录的东西： block与inode的总量；未使用和已使用的inode/block数量；block与inode的大小；

                              文件系统挂载时间、最近一次写入数据时间、最近一次检验磁盘（fsck）的时间等文件系统相关信息;

                             一个valid bit 数值，若此文件系统已被挂载，则valid bit 为0 ，若未被挂载，则为1

        superblock的大小为1024B，每个block group 都可能含有superblock 事实上除了第一个 block group 内会吨有 superblock 乀外，后续癿         block group 丌一定吨有 superblock ， 而若吨有 superblock 则该 superblock 主要是做为第一个 block group 内 superblock 癿备仹咯，这样可以迚行 superblock 癿救援呢！

        ·Filesystem Description

        这个区段可以描述每个block group 的开始与结束的block号码，以及说明每个区段(superblock, bitmap, inodemap, data block)分别介于哪一个block之间，这部分可用dumpe2fs来观察

        ·block bitmap (区块对照表)

        记录哪些block 是空的，新增文档的时候会用到，当删除文件时，block bitmap就会对对应的block做标记，表示已经释放

        ·inode bitmap (inode 对照表)

        和上面的类似，记录未使用的inode

        深入的一些：在EXT2系统中建立一个目录，系统至少分配一个inode和一个block， 在inode中记录分配到的block的号码以及该目录的属性及权限，而在block中记录目录下的文档名以及这些文档的inode号码，总结来说，其实inode不记录文档名称，文档名称在分配给目录的block中，所以！增加，删除目录中的文件和W权限有关，因为目录中的文件，是写在block中，需要修改权限。目录的读权限也是这个原因，一定要能够读 目录的inode,和block，才能知道目录中的文档的inode，继而读取文档的内容

        f、 df：列出文件系统的整体磁盘使用量；

             du：评估文件系统的磁盘使用量(帯用在推估目录所占容量)

        g、

    LINUX读取的流程：/etc /etc/passwd 该档案的读取流程为(假设为 vbird 这个一般的使用者)：

1. /的inode：

    找到系统根目录/的inode，根据inode的权限，可以读取inode指向的目录block，查etc的目录inode号

2、/etc的inode:

    找到etc的inode根据权限，判断vbird这个账号可以有rx权限，就读取inode指向的目录block，查passwd的inode号

3、/etc/passwd

    找到了passwd的inode号，根据里面的权限，判断能读，那就根据inode里面描述的block号，依次把数据读出来

LINUX写入的流程： 

    1、先判断用户在这个目录下是否有w权限

    2、去inode bitmap 找一个干净的inode号分配,并将新档案的权限/属性写入，

    3、去block bitmap 找block开始写写写，并不管更新inode，我写入的block号

    4、写完数据后，将inode和block数据同步更新到inode bitmap,block bitmap，并更新superblock的内容

h、关于两种链接，一种:实体链接，另一种，快捷方式，like windows

    实体链接(Hard Link)：ln 两个文件指向相同的inode号码 最大的好处:安全，一个地方删除操作后，另一个地方还指向了它，所以实际改文档通过文件系统还能被找回来(每个文档都需要inode的记录来指向，如果没有了inode指向，就等于黑户！等于死人了，no one would find you !),不能link目录，太复杂，目前还不支持，仅支持文件哦

    快捷键链接(Symbolic Link)：ln -s  Symbolic link 就是在建立一个独立的档案，而这个档案会让数据读取指向他link的那个档案的当名，也就是说，他block里面，存的是文件名！中转站，可以这么理解吧

    有个特别牛的，如果新建一个目录，例如mkdir /tmp/test 这个目录会包含 /tmp/test /tmp/test/. /tmp/test/..  最后一个 .. 其实也是目录，指向的是上一层目录，所以，上面那层 /tmp/link会增加1 ，而 /tmp/test 和/tmp/test/. 指向的是同一个目录所以新建目录 默认link数是2！666666

    h、磁盘与目录的容量 

        1、df:列出文件系统的整体磁盘使用量

        2、du: 评估文件系统的磁盘使用量（常用在推估目录所占容量）

        3、删除磁盘分区槽：fdisk

        4、磁盘格式化：mkfs

        5、磁盘检查：fsck、badblocks

        6、磁盘的挂载和卸载：mount

        7、磁盘参数修订：mknod

        8、使用实体分割槽建置swap

    I、最后重点回顾

        1、基本上linux的正统文件系统都为Ext2。该文件系统内的信息主要有：

                ·superblock:记录此filesystem的整体信息，包括inode/block的总量、使用量、剩余量，以及文件系统的格式与相关信息等；

                ·inode:记录档案的属性，一个档案占用一个inode,同事记录此档案的数据所在的block号码；其中 12个直接指向 一个 间接指向 一个 双间接指向一个三简接指向

                ·block:实际记录档案的内容，若档案太大时，会占用多个block

    2、ext2文件系统的数据存取为索引式文件系统

    3、需要碎片整理的原因就是文档写入的block太过于离散了，此时档案的读取效能将会变得很差。这个时候可以透过碎片整理将同一个档案所属的blocks汇整在一起

    4、ext2文件系统主要有：boot sector,superblock,inode bitmap.block bitmap,inode table,data block 等六大部分

    5、data block 是用来放置档案内容数据地方，在ext2文件系统中所支持的block大小有1K 2K 4K三种而已

    6、inode 记录档案的属性/权限等数据，其他重要项目为：每个inode大小固定为128B；每个文档仅会占用一个inode而已；因此文件系统能够建立的档案数量与inode的数量有关；

    7、档案的block在记录档案的实际数据，目录的block则在记录该目录地下文件名与其inode号码对照表；

    8、日志式文件系统会多出一块记录区，随时记载文件系统的主要活动，可加快系统复原时间；

    9、Linux文件系统为增加效能，会让主存储器作为大量的磁盘告诉缓存；

    10、实体链接只是多了一个文件名对该inode号码的链接而已；

    11、符号链接就是windows的快捷方式功能。里面放的是文件名

    12、磁盘的使用必须要经过：分割、格式化与挂载，分别管用的指令为：fdisk,mkfs,mount三个指令

    13、开机自动挂载可参考/etc/fstab之设定，设定完毕务必使用mount -a 测试语法是否正确