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