Linux文件系统与日志文件

目录

• 一、inode和block
  • 1.1、inode和block概述
  • 1.2、inode的内容
    • inode包含文件的元信息：
    • 查看inode号两种方式
    • 目录文件的结构
  • 1.3、inode的号码
    • 用户通过文件名打开文件时，系统内部的过程
  • 1.4、inode的大小
  • 1.5、inode的特殊作用
    • 通过inode号删除文件
    • inode节点故障模拟
• 二、链接文件
  • 2.1、链接文件分类
• 三、EXT类型文件恢复
  • 3.1、实验步骤
• 四、xfs类型文件备份和恢复
  • 4.1、实验步骤
• 五、日志文件
  • 5.1、日志的功能
  • 5.2、日志保存位置
  • 5.3、日志文件的分类
    • 常见的一些日志文件
  • 5.4、日志消息的级别
  • 5.5、日志记录的一般格式
  • 5.6、用户日志分析
    • 保存了用户登录、退出系统等相关信息
    • 分析工具
  • 5.7、程序日志分析
    • 由相应的应用程序独立进行管理
  • 5.8、日志管理策略

一、inode和block

1.1、inode和block概述

inode（索引节点）

• 中文译名为“索引节点”，也叫i节点
• 用于储存文件元信息

文件是存储在硬盘上的，硬盘的最小存储单位叫做*扇区"（sector），每个扇区存储512字节。

一般连续八个扇区组成一个“块（block）”，一个块是4K大小，是文件存取的最小单位。操作系统读取硬盘的时候，是一次性连续读取多个扇区，即一个块一个块的读取的。

文件数据包括实际数据与元信息（类似文件属性）。文件数据存储在"块"中，存储文件元信息（比如文件的创建者、创建日期、文件大小、文件权限等）的区域就叫做inode。因此，一个文件必须占用一个 inode，并且至少占用一个 block。

inode不包含文件名。文件名是存放在目录当中的。Linux 系统中一切皆文件，因此目录也是一种文件。

每个inode都有一一个号码，操作系统用inode号码来识别不同的文件。Linux系统内部不使用文件名，而使用inode号码来识别文件。对于系统来说，文件名只是inode号码便于识别的别称，文件名和inode号码是一一对应关系，每个inode号码对应一个文件名。

所以，当用户在Linux系统中试图访问一个文件时，系统会先根据文件名去查找它对应的inode号码;通过inode号码，获取inode信息;根据inode信息，看该用户是否具有访问这个文件的权限;如果有，就指向相对应的数据block，并读取数据。

硬盘分区后的结构

1.2、inode的内容

inode包含文件的元信息：

• 文件的字节数
• 文件拥有者的User ID（不包含文件名）
• 文件的Group ID
• 文件的读、写、执行权限
• 文件的时间戳

查看inode号两种方式

ls -i 文件名

stat 文件名

atime（最后一次访问文件和或目录的时间）： 当使用这个文件的时候就会更新这个时间

mtime（最后一次修改文件或目录的时间）： 当修改文件的内容数据的时候，就会更新这个时间，而更改权限或者属性，mtime不会改变，这就是和ctime的区别

ctime（最后一次改变文件或目录的时间）： 当修改文件的权限或者属性的时候，就会更新这个时间，但是更改内容的话是不会更新这个时间

目录文件的结构

目录也是一种文件

每一行称为一个目录项

每个inode都有一个号码，操作系统用inode号码来识别不同的文件

Linux系统内部不使用文件名，而使用inode号码来识别文件

对于用户，文件名只是inode号码便于识别的名称

1.3、inode的号码

用户通过文件名打开文件时，系统内部的过程

1. 系统找到这个文件名对应的inode号码
2. 通过inode号码，获取inode信息
3. 根据inode信息，找到文件数据所在的block，读出数据
   
   

1.4、inode的大小

inode也会消耗硬盘空间，所以格式化的时候，操作系统自动将硬盘分成两个区域。一个是数据区，存放文件数据；另一个是inode区，存放inode所包含的信息。每个inode的大小，一般是128字节或256字节。

通常情况下不需要关注单个inode的大小，而是需要重点关注inode总数。inode的总数在格式化时就给定了，执行“df -i”命令即可查看每个硬盘分区对应的inode总数和已经使用的inode数量。

1.5、inode的特殊作用

由于inode号码与文件名分离，导致Linux系统具备以下几种特有的现象：

1. 文件名包含特殊字符，可能无法正常删除，这是直接删除inode，能够起到删除文件的作用；
2. 移动文件或重命名文件，只是改变文件名，不影响inode号码，复制文件会改变inode号；
3. 打开一个文件以后，系统就以inode号码来识别这个文件，不再考虑文件名；
4. 文件数据被修改保存后，会生成一个新的inode号码。

通过inode号删除文件

inode节点故障模拟

创建新分区大小挂载使用

新建一块硬盘，创建分区大小10M即可，挂载并使用

创建文件充满inode号

二、链接文件

在Linux下面的链接文件有两种：

1.软链接：一种类似于Windows的快捷方式功能的文件，可以快速连接到目标文件或目录

ln -s 源文件 目标位置

2.硬链接：另一种则是通过文件系统的inode链接文件来产生新的文件名，而不是产生新文件

ln 源文件 目标位置

2.1、链接文件分类

三、EXT类型文件恢复

extundelete时候一个开源的Linux数据恢复工具，支持ext3、ext4文件系统。（ext4只能在centos6版本恢复）

3.1、实验步骤

①建立磁盘分区并挂在使用

②编译安装extundelete工具

③创建文件并查看inode

④删除文件模拟故障

⑤恢复文件

四、xfs类型文件备份和恢复

CentOS 7 系统默认采用xfs类型的文件，xfs类型的文件可使用xfsdump与xfsrestore工具进行备份恢复。

xfsdump的备份级别有两种：0表示完全备份；1-9表示增量备份。xfsdump的备份级别默认为0.

xfsdump的命令格式为

xfsdump -f 备份存放位置 要备份的路径或设备文件

xfsdump命令常用的选项 :

xfsdump使用限制 :

1. 只能备份已挂载的文件系统
2. 必须使用root的权限才能操作
3. 只能备份xfs文件系统
4. 备份后的数据只能让xfsrestore解析
5. 不能备份两个具有相同UUID的文件系统（可用blkid命令常看）

4.1、实验步骤

①创建新磁盘并挂载使用

②安装xfsdump工具

③备份文件

④模拟故障并恢复

五、日志文件

5.1、日志的功能

用于记录系统、程序运行中发生的各种时间

通过阅读日志，有助于诊断和解决系统故障

5.2、日志保存位置

默认位于：/var/log目录下

5.3、日志文件的分类

内核及系统日志： 由系统服务rsyslog统一进行管理，日志格式基本相似，主配置文件/etc/rsyslog.conf。

用户日志 : 记录系统用户登录及退出系统的相关信息。

程序日志 : 由各种应用程序独立管理的日志文件，记录格式不同一。

常见的一些日志文件

内核及公共消息日志

/var/log/messages: 记录Linux内核消息及各种应用程序的公共日志信息，包括启动、IO错误、网络错误、程序故障等。对于未使用独立日志文件的应用程序或服务，一般都可以从该日志文件中获得相关的事件记录信息。

计划任务日志

/var/log/cron: 记录crond计划任务产生的事件信息

系统引导日志

/var/log/dmesg: 记录Linux系统在引导过程中的各种事件信息

邮件系统日志

/var/log/maillog:记录进入或发出系统的电子邮件活动

用户登录日志

/var/log/secure: 记录用户认证相关的安全时间信息

/var/log/lastlog: 记录每个用户最近的登录时间。二进制格式

/var/log/wtmp: 记录每个用户登录、注销及系统启动和停机事件。二进制格式

/var/run/btmp: 记录失败的、错误的登录尝试及验证时间。二进制格式

5.4、日志消息的级别

Linux系统内核日志消息的优先级别（数字等级越小，优先级越高，消息越重要）

*info: 表示info等级及以上的所有等级的信息都写到对应的日志文件里

mail.none: 表示某事件的信息不写到日志文件里（这里比如是邮件）

5.5、日志记录的一般格式

5.6、用户日志分析

保存了用户登录、退出系统等相关信息

/var/log/secure: 与用户验证相关的安全性事件

/var/log/lastlog: 最近的用户登录事件

/var/log/wtmp: 用户登录、注销及系统开、关机事件

/var/run/utmp: 当前登录的每个用户的详细信息

分析工具

• users、who、w、last、lastb
• last命令用于查询成功登录到系统的用户记录
• lastb命令用于查询登录失败的用户记录

5.7、程序日志分析

由相应的应用程序独立进行管理

• Web服务：/var/log/httpd/

access_log //记录客户访问事件

error_log //记录错误事件

• 代理服务：/var/log/squid/

access.log、cache.log

• 分析工具
• 文本查看、grep过滤检索、Webmin管理套件中查看
• awk、sed等文本过滤、格式化编辑工具
• Webalizer、Awstats等专用日志分析工具

5.8、日志管理策略

及时做好备份和归档

延长日志保存期限

控制日志访问权限

• 日志中可能会包含各类敏感信息，如账户、口令等

集中管理日志

• 将服务器的日志文件发到同一的日志文件服务器
• 便于日志信息的同一收集、整理和分析
• 杜绝日志信息的意外丢失、恶意篡改或删除