linux备忘录-文件系统管理

Extx 文件系统原理

block group

每个分区(partition)的组成为 boot sector -> block group -> block group -> block group -> ...

而每个block group的组成为 super block -> 文件系统描述 -> 区块对应表(block bitmap) -> inode对应表(inode bitmap) -> inode Table -> Data Block

文件系统描述

描述每个block group开始和结束的block号码。以及每一个区段(superblock、bitmap、inodemap、datablock)分别介于哪一个block号码之间。

block bitmap

用于描述block的使用情况，哪些block为空，哪些block已经在使用。

inode bitmap

用于描述inode的使用情况，哪些inode没在用，哪些inode已经在使用。

通过dumpe2fs观察文件系统

dumpe2fs [-bh] 装置文件名
dumpe2fs -h 仅列出superblock的数据

superblock inode block

1. superblock 记录文件系统的整体信息，如inode/block的总量、使用量、剩余量、以及文件系统的格式和相关信息。

   superblock记录着

   1. block和inode的总量。
   2. 未使用和已经使用的block和inode数量。
   3. block和inode的大小
   4. 文件系统的挂载时间，最近一个写入数据的时间，最近一个检查硬盘的时间。
   5. 文件系统是否被挂载的标志 valid bit。未挂载为0、挂载为1。
      一般，superblock的大小为1024bytes。
      除了第一个block goup具有superblock，其他不一定具有superblock。若其他blockgroup有，则只是**对superblock的备份。

• block

1. inode 记录档案的属性，一个档案占用一个inode，同时记录此档案的数据所在的block号

   inode 记录着

   1. 档案的权限 rwx
   2. 档案的拥有者和群组
   3. 档案的容量
   4. 档案的三个时间ctime,atime,mtime
   5. 档案的特殊权限 SUID、SGID、SBIT
   6. 档案真正的内容指向，指向block区
      inode的大小和数量在格式化后就不能变。
      每个inode的大小为128bytes。
      每个档案占用一个inode。
      文件系统能够建立的档案数量与inode的数量有关。
      inode记录block号码的区域定义为12个直接、一个间接、一个双间接和一个三间接记录区。
      block直接为 -> 数据block
      block间接为 -> 间接block -> 数据block
      block双间接为 -> 间接block -> 间接block -> 数据block
      block三间接为 -> 间接block -> 间接block -> 间接block -> 数据block

2. block 实际记录档案的内容，若档案太大，会占用多个block

   每个block的大小可以为1kB、2KB、4kB。
   原则上，block的大小和数量格式化后就不能改变。
   每个block只能放置一个档案的内容。
   档案大会占用多个block，档案小会占用一个block，并浪费block其余空间。

文件与目录

目录

每个目录的block记录着目录下的文件名和对应的inode号

日志文件系统

例如，文档创建开始记录日志，文档创建结束记录日志，这种方式有利于数据一致性检查

挂载相关

将 硬盘的文件系统 与 目录树 结合的方式称为 挂载。文件系统必须挂载到目录树的某个目录后，才能被使用。

文件系统最顶层目录的inode号 一般为 2。

通过ls -l /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs 可以查看linux支持的文件系统

通过cat /proc/filesystems 可以查看linux目前加载的文件系统。

VFS(virtual filesystem switch) 会帮助我们管理文件系统。

iso的挂载和制作

iso的挂载

通过命令 mount -o loop /tmp/xx.iso /mnt 进行挂载。

制作大档案进行挂载(制作iso映像)

dd if=/dev/zero of=/home/loopdev bs=1M connt=512 制作/home/loopdev大小为512M的档案，内容为空。
if 指定 input file
of 指定 output file
bs 指定每个block的大小
count 指定有多少个block

然后进行格式化
mkfs -t ext3 /home/loopdev

然后进行挂载
mount -o loop /home/loop/dev /media/cdrom

查看过载情况
df 或 mount

建立 swap partition

1. 通过fdisk分割磁盘块，并需要修改system id

   通过 fdisk的 t 修改系统ID

2. 通过mkswap进行格式化

   mkswap /dev/hdc7
   free

3. 通过swapon将swap启动

   swapon /dev/hdc7
   free

4. 通过free观察内存的用量

5. 通过swapoff关掉swap file

知识点

数据更改后只会从clean变成dirty，数据从内存到硬盘是异步的。可通过sync命令同步写入到硬盘。

linux会将常用的档案或数据放在主存储器的缓冲区，以加快文件系统的读写，因此linux的物理内存最后都会别用光。

挂载注意：

单一文件系统不应该重复挂载到不同挂载点。
单一目录不应该重复挂载多个文件系统。
挂载点目录理论上应该为空目录。

挂载的一些限制：

根目录/必须挂载，而且必须先于其他挂载点挂载。
挂载点必须为已经建立的目录
挂载点同一时间只能挂载一次
partition同一时间只能挂载一次
不能再挂载点目录进行取消挂载

目录 /etc/fstab 和 /etc/mtab 是开机挂载相关的目录

/etc/fstab 后面的两个数字的意义
第一个数字 是否进行dump备份

0 不做dump备份
1 每天进行dump备份
2 不定日期进行dump备份
第二个数字 是否以fsck检查扇区
0 不检查
1 最早被检验
2 检验，不是最早，一般根目录设定为1最早进行检验。

通过 mount -a 对 /etc/fstab 进行测试，否则影响开机
通过 df 查看 挂载信息。

单人模式下根目录 是只读的。可通过 mount -n -o remount,rw / 重新挂载改成读写。

linux支持的文件系统在 /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs 下
/etc/filesystems 系统指定的测试挂载文件系统类型
/proc/filesystems 系统已经加载的文件系统类型 d

当通过ls /dev下面的装置时，group后面的是 major号 和 minor号。可以称为主装置号和次装置号。例如

/dev/hda major为 3 minor为 0~63。
/dev/hdb major为 3 minor为 64~127。
/dev/sda major为 8 minor为 0~15。
/dev/sdb major为 8 minor为 16~31。

基本上，linux2.6之后，硬件文件名都能被系统实时产生。要手动处理装置档案，可通过 mknod命令。

文件系统命令

1. dumpe2fs (观察文件系统的各部分，superblock inode block等)

2. df (查看目前挂载的装置，查看整体磁盘使用量)

   df -h 以GB、MB等方式显示
   df -h /etc 查看/etc的可用磁盘容量。
   df -ih 显示可用的inode数量。

3. e2fsck (进行数据一致性检查，inode bitmap、block bitmap、superblock等元数据的一致性)
4. sync (在内存中dirty的数据同步写入硬盘)

5. du (查看文件系统磁盘使用量，默认以kB为单位)

   du -a 档案的容量也列举出来
   du -s /* 目录的容量

6. ln (制作链接档)

   ln srcfile dst_linkfile 创建硬链接
   ln -s srcfile dst_linkfile 创建软链接
   硬链接不占用inode和block，软链接占用inode和block
   du -sd;df -i 查看当前目录的总大小和inode使用情况

7. fdisk (进行磁盘分区，仅对装置起作用，只有root才能执行)

   df / 找出根目录所在磁盘
   fdisk /dev/sda 对/dev/sda进行操作
   fdisk -l 列出所有装置的分区情况

8. partprobe (强制让核心重新捕捉partition table)

   在fdisk进行分区后使用

9. mkfs (格式化分区 make file system)

   mkfs [-t 文件系统格式] 装置文件名

10. mke2fs (自定义格式户分区)

    mke2fs -b [1024|2048|4096] 指定block大小
    mke2fs -j 创建ext3文件系统，默认为ext2
    mke2fs -L LABEL 设定文件系统的label
    mke2fs -i size 设定每多少字节分配一个inode

11. fsck (进行文件系统检测修复)

    fsck -t type 指定文件系统类型
    fsck -A 依据/etc/fstab的内容，对需要的装置扫描一遍。
    fsck -a 自动修复，不需要老按y
    fsck -C 扫描过程中使用直方图显示进度
    fsck -f 强制检查clean的地方
    最好在卸载情况下扫描

12. mount (挂载命令)

    mount -a 根据/etc/fstab对未挂载的文件系统进行挂载
    mount -l 显示目前的挂载信息，及label
    mount -t type 指定文件系统类型
    mount -n 默认会将挂载信息写入/etc/mtab,-n则不写入
    mount -L 通过label进行挂载
    mount -o 后接挂载参数
    mount 装置文件名 挂载点
    mount /dev/sda5 /mnt
    mount -t iso9660 /dev/cdrom /media 挂载光盘
    mount -t vfat /dev/fd0 /media 挂载软盘
    mount -p loop /root/xxx.iso /mnt 挂载iso映像文件。
    fdisk -l 找出U盘的装置文件名
    mount -t vfat -o iocharset=cp950 /dev/sda1 /mnt/flash 挂载U盘，不能是NTFS格式
    mount -o remount,rw,auto / 重新挂载根目录，并加入参数rw,auto
    mount --bind /home /mnt/home 将某个目录挂载到其他目录
    mount -L "LABEL" /mnt 通过Label进行挂载
    挂载参数 -o
    async/sync 设定磁盘是否以异步方式运作，默认为async异步
    auto/noauto 是否注定测试挂载
    rw/ro 设定读写还是只读
    exec/noexec 设定是否可执行
    user/nouser 是否允许用户通过mount挂载
    suid/nosuid 是否允许suid的存在
    usrquota 启动文件系统支持磁盘配额
    grpquota 启动文件系统支持群组磁盘配额
    defaults 默认参数

13. umount (取消挂载)

    umount [-fn] 装置文件名或挂载点
    umount -f 强制取消挂载
    umount -n 不更新 /etc/mtab

14. mknod (手动设置装置档案)

    mknod 装置文件名 [bcp] [major] [minor]
    参数 b 为设定装置名称成为一个周边存储设备档案，例如硬盘。
    参数 c 为设定装置名称成为一个周边输入设备档案，例如鼠标、键盘。
    参数 p 为设定装置名称成为一个FIFO档案。
    mknod /dev/hdc10 b 22 10
    mknod /tmp/testpipe p

15. e2label (格式化之后修改文件系统的label)

    e2label 装置文件名 newLabelName
    e2label /dev/hdc10 "my_label" 修改/dev/hdc10的LABEL为my_label
    dumpe2fs -h /dev/hdc10 可以查看文献系统的label

16. tune2fs ()

    tune2fs [-jlL] 装置号
    tune2fs -l 类似于 dumpe2fs -h
    tune2fs -j 将ext2升级为ext3
    tune2fs -L 修改文件系统的LABEL

17. hdparm (侦测和修改IDE接口的硬盘参数)

    hdparm -Tt /dev/sda 可以测试SATA硬盘的读取效能

18. mkswap (格式化swap分区)
19. swapon (加载swap分区)
20. swapoff (卸载swap分区)

21. parted

    parted 装置 [指定[参数]]
    parted /dev/sda print 列出分割表信息
    parted /dev/sda mkpart logical ext3 19.2GB 19.7GB //创建逻辑分区
    parted /dev/sda rm 8 删除8号分区

其他知识点

硬链接

硬链接不能跨文件系统
硬链接不能对目录进行

参考

鸟哥的Linux私房菜 第三版