Linux下的文件系统以及磁盘操作

发布时间：2014-09-05 16:31:21作者：知识屋

在文件系统方面，Linux可以算得上操作系统中的 “瑞士军刀”。Linux 支持许多种文件系统，从日志型文件系统到集群文件系统和加密文件系统，而“什么是文件系统”？文件系统是对一个存储设备上的数据和元数据进行组织的机制。
常见的文件系统：ext2、ext3、ext4、xfs、jfs、reiserfs、iso9660、swap、VFAT、

VFS等
例如：EXT2 XFS JFS REISERF3等都是单个文件系统使用
说到文件系统，就要说一下硬盘，硬盘出厂后的第一次格式化叫做低级格式化，其作用主要是为了创建磁道，同一个编号的磁道形成一个柱面，分区时则是按照柱面进行分区，从外到里从低到高进行划分。每一个分区可以独立的创建一个文件系统。
Linux 以一组通用对象的角度看待所有文件系统。这些对象是超级块（superblock）、inode、dentry 和文件。超级块在每个文件系统的根上，超级块描述和维护文件系统的状态。文件系统中管理的每个对象（文件或目录）在Linux 中表示为一个inode。

inode 包含管理文件系统中的对象所需的所有元数据（包括可以在对象上执行的操作）。另一组结构称为dentry，它们用来实现名称和inode 之间的映射，有一个目录缓存用来保存最近使用的dentry。dentry 还维护目录和文件之间的关系，从而支持在文件系统中移动。最后，VFS 文件表示一个打开的文件；注：inode：用于存放权限，属主属组，大小，类型，磁盘块的指向；目录：每一个目录需要一个inode，存放文件名；位图：索引inode 非为0/1；磁盘块位图：标志磁盘块有没有被使用。
和文件系统有联系的命令：
1、ln：
格式：ln [options] SRC DST 默认创建的是硬链接(不能跨分区)，从文件系统的实现上来说，硬链接其实就是将一个文件的的的inode号多次利用，具有不同的指针，只要结点的连接数不是0，文件就一直存在，不管你删除的是源文件还是连接的文件。
常用参数：-s：创建软连接，是一个独立的文件，使用了一个新的inode号，引用的路径，而且可以为目录创建，并且可以跨分区。
因此在对某些文件进行复制，剪切和删除时其实质分别是：复制：将存有的数据所在的磁盘块进行复制一份，并使用新的inode号，建立相应的映射，而剪切则不动数据块，只是将inode号中的文件路径映射修改了，这就是为什么有时候我们在同一个分区上移动一个很大的文件时，也能迅速完成的原因，而删除则是将inode号标识为0，清除其信息，然后将磁盘块标识为未使用，当有新的数据存入时就将原来的数据覆盖，由此当误删了一些数据时只要还未向原有位置写入新的数据时，那些被误删的数据均是可以找回的，像一些软件上的粉碎功能则是想原文件数据存储的位置重新写入01代码，从而达到删除原数据的目的。
2、文件管理
(1).du:用于估算目录和文件的使用量
参数：
-h：单位换算,使大小以M单位显示
-s：显示目录以及目录中所有文件的大小
例如：#du -sh /etc

(2).df：用于显示当前系统磁盘的使用情况
-h：单位换算
-i：显示inode的使用情况
例如：#df -ih

(3).fdisk：磁盘管理
-l：列出当前系统的每一个磁盘及其当前分区的情况
例如：#fdisk -l

(4).压缩工具gzip/bzip2/zip/compress/xz/7z
[1]gzip:压缩文件-->gunzip:解压文件
例如：#gzip FILENAME
#gunzip FILEMAME
参数：
-d：解压缩
-c：gzip -c messages > messages.gz 压缩后保留源文件
-t：测试压缩文件压缩以后是否完整
-#：(1-9)指定压缩比，默认是6.
zcat：在不解压的情况下查看文件

[3]zip：可以压缩目录
格式：zip [选项] 压缩后的文件名.zip 需要压缩的文件
例如：#zip message.zip message
例如：#zip myfilezip.zip message inittab 压缩多个文件
unzip：解压缩

[4]tar：文件的归档工具
tar tarfile.tar 文件或目录
-c：创建归档
-x：展开归档
-f：归档后文件名
-t：不展开查看归档中的文件
-v：显示整个归档回展开的过程
-z：在创建直接压缩gzip
-j：在创建直接压缩bzip2
-C：指定展开之后存放路径
例如：#tar -cf mytar.tar message inittab 创建归档
例如：#tar -xf mytar.tar
例如：#tar -tf mytar.tar
例如：#tar -zcf
例如：#tar -zxf
例如：#tar xf mytar.tar.gz -C /tmp/test

3、分区：在硬盘的0扇区0磁道存放的是MBR其大小是512个字节，其中前446哥字节是引导扇区俗称“BootLoader”，存放的是系统启动的引导，其中的64个字节是FAT分区列表，每16个字节可以引导一个主分区，而这就是我们通常所说的一块硬盘，只能创建最多4个主分区，或者3主一扩展，剩下的2哥字节是封装码占用。
当分区表出现错误或者被破坏的时候，就无法正常进入系统，所以要对系统的分区表进行备份.
命令：
sfdisk：保存备份分区表信息
-d：#sfdisk -d /dev/sdb > /root/sdb.part.bak   将某个磁盘的分区表保存
#sfdisk /dev/sdb < /root/sdb.part.bak

Linux识别磁盘设备规则：IDE或者ATA设备被识别为hd；SATA、SCSI、USB等设备被识别为sd；多块磁盘设备时用a,b,c等字母加以区别，形如：/dev/hda /dev/hdb   /dev/sda   /dev/sdb

创建分区：fdisk /dev/sda
其中的子命令：
w：保存修改并退出
p：显示磁盘列表
n：添加一个新的分区
d：删除一个分区
q：放弃修改并退出
在分区创建完成之后，并不是立即生效，需要使用命令：
partprobe /dev/sda    通知内核重新扫描磁盘sda信息，后若不跟磁盘名，则会扫描所有的磁盘

4、格式化：这次的格式化被称为高级格式化
在linux下任何的磁盘或分区没有进行格式化是不能使用的
mkfs -t TYPE DEVICE
例如：#mkfs -t ext3 /dev/sdb1
-L：指定卷标
例如：#e2label /dev/sdb1显示其卷标
例如：#e2label /dev/sdb1 HELLO 设置卷标

mke2fs /dev/sdb2
-j：把对应的磁盘分区创建为ext3类型
-L：指定卷标
-b：指定块大小｛1024|2048|4096｝
-c：创建文件系统时是否要检查磁盘是否有坏道
-i：指定一个比例，每多少个字节使用一个inode号｛128默认|256｝
-N：直接指定inode的个数
-m：指定预留给管理员的磁盘百分比

5、挂载
在Linux下任何一个存储设备想要被访问，必须将这个设备与根下的一个目录相关联起来，作为一个访问接口，而这个过程叫做挂载，去除关联关系就叫做卸载。
格式：mount 设备挂载点
例如#mount 显示当前所有已经挂载的文件系统
#mount /dev/cdrom /media 将dev下的cdrom磁盘挂载到media
参数格式：mount [-t fstype] [option] 设备挂载点
-a：挂载所有的文件系统/etc/fstab #mount -a
-n：挂载时不更新/etc/mtab文件
-r：只读挂载
-w：读写挂载
-L label：指定卷标进行挂载
-U：指定uuid进行挂载
-o：明确指定挂载选项
    async：异步写入
    atime：当访问时自动更新时间
    auto：可以自动挂载
    exec：允许具有执行权限的文件执行
    nouser：禁止普通用户挂载此设备
    remount：重新挂载(某个属性没打开，需要打开时使用此项)
    ro：只读
    rw：只写
例如：#mount -o ro /dev/sdb1 /mnt 以只读方式将dev下的sdb1分区挂载到/mnt
例如：#mount -o remount,rw /mnt
loop：挂载一个本地设备
例如：#mount -o loop rhci.iso /mnt    挂载一个iso

6、umount：设备卸载
umount 挂载点/挂载的设备
例如：#umount /dev/sdb2
blkid DEV：查看设备的文件类型

7、检查文件系统
(1).fsck检查文件系统的不一致(具体检查inode与文件不一致)
参数：-t FILETYPE：指定检测的文件系统的类型
例如：#fsck -e ext3
efsck：用来专门检测ext类的文件系统
参数：-f：强行进行检测
-p：自动修复文件系统的不一致
-B：指定磁盘块的大小

(2).dumpe2fs：详细的显示ext2 ext3文件系统的信息
参数：-f：即使文件系统不一致也要详细显示其信息
-h：只显示超级块的详细信息
例如：#dumpe2fs /dev/sda

tune2fs：修改ext类的文件系统的属性
参数：-j：将ext2文件类型升级为ext3(不影响磁盘上的数据)
-m：修改保留给root用户的磁盘块与inode的百分比
-r：直接指定块的个数
-L：设定卷标
-l：显示超级快的信息
-c：修改每隔多少次挂载后进行自检
-i：设定每隔多少天进行一次自检，默认单位是天
-u：指定使用者
-o：指定默认的挂载功能

(3).交换分区swap(必须是一个独立的分区，其作用相当与windows中的虚拟内存，当物理内存即将用完或者不够使用时才会使用到交换分区)
free -m：以M为单位显示内存信息
格式化：mkswap
参数：-L：指定卷标
启用交换分区：swapon DEV
关闭交换分区：swapoff DEV
启动全部：swapon -a
检查其状态：swapon -s

(4).创建一个本地回环文件，也可以理解为复制，可以说是直接复制磁盘块
格式：dd if=FILE of=FILE bs=NU count=NU
if=FILE：要复制的文件
of=FILE：目标
bs：一次复制的单位多大，默认单位字节
count：复制多少个块
#dd if=/etc/issue of=/tmp/abc
#dd if=/dev/sda of=/root/mbr.bak bs=512 count=1 备份mbr Mater Boot Record
#dd if=/dev/zero of=/var/swapfile bs=1M count=1 建一个1M本地回环文件

/dev/null
/dev/zero 用于初始化一个分区

(5)./ect/fstab 开机自动挂载的文件系统
6个字段：
DEV-name | DEV-label | DEV-uuid
挂载点：
文件系统类型：
挂载选项(defaults);
转储频率：备份{0,1,2}{从不备份，一天一次，两天一次}
自检次序：{0,1,2}{从不，第一，第二}，第一只能为根