[root@xueshen65 ~]# stat /etc/passwd
? 文件："/etc/passwd"
? 大小：2360? ? ? 塊：8? ? ? ? ? IO 塊：4096? 普通文件
設備：802h/2050d Inode：8793084? ? 硬鏈接：1
權限：(0644/-rw-r--r--)? Uid：(? ? 0/? ? root)? Gid：(? ? 0/? ? root)
環(huán)境：system_u:object_r:passwd_file_t:s0
最近訪問：2020-04-02 10:04:21.725000250 +0800
最近更改：2020-03-19 12:00:24.027730760 +0800
最近改動：2020-03-19 12:00:24.028730760 +0800
第13章-Linux文件系統(tǒng)結構
本節(jié)所講內容：
13.1 ?硬盤結構
13.2 ?文件系統(tǒng)結構
13.2 ?硬鏈接和軟鏈接
13.4 ?實戰(zhàn)：解決磁盤有空間但創(chuàng)建不了文件-修復服務器文件系統(tǒng)
?
13.1 ?硬盤結構
13.1.1 ?硬盤結構
文件系統(tǒng)結構慕匠，理解文件系統(tǒng)科阎，要從文件儲存說起。
硬盤結構：
?
互動：磁盤內部是真空的嗎？是：1 ?瘤礁，不是：2
?
磁盤內部不是真空谓娃，只不過里面的空氣很干凈。如果是真空替劈，還不利于散熱
磁盤相關專業(yè)術語：
硬盤的內部是金屬盤片寄雀，將圓形的盤片劃分成若干個扇形區(qū)域，這就是扇區(qū)陨献。若干個扇區(qū)就組成整個盤片盒犹。為什么要分扇區(qū)？是邏輯化數(shù)據(jù)的需要，能更好的管理硬盤空間急膀。以盤片中心為圓心沮协，把盤片分成若干個同心圓，那每一個劃分圓的“線條”卓嫂，就稱為磁道慷暂。
硬盤內的盤片有兩個面，都可以儲存數(shù)據(jù)命黔，而硬盤內的盤片往往不止一張呜呐，常見的有兩張，那么悍募，兩張盤片中相同位置的磁道蘑辑，就組成一個“柱面”，盤片中有多少個磁道坠宴，就有多少個柱面洋魂。盤片兩面都能存數(shù)據(jù)，要讀取它喜鼓，必須有磁頭副砍，所以，每一個面庄岖，都有一個磁頭豁翎，一張盤片就有兩個磁頭。
硬盤的存儲容量=磁頭數(shù)×磁道（柱面）數(shù)×每道扇區(qū)數(shù)×每道扇區(qū)字節(jié)數(shù)隅忿。
磁道從外向內自0開始順序進行編號心剥，各個磁道上的扇區(qū)數(shù)是在硬盤格式化時確定的。?
?
文件儲存在硬盤上背桐，硬盤的最小存儲單位叫做"扇區(qū)"（Sector）优烧。每個扇區(qū)儲存512字節(jié)（相當于0.5KB）。
比較古老的CHS (Cylinder/Head/Sector ：磁頭(Heads)链峭、柱面(Cylinder)畦娄、扇區(qū)(Sector)）結構體系. 因為很久以前，在硬盤的容量還非常小的時候弊仪，人們采用與軟盤類似的結構生產(chǎn)硬盤熙卡。也就是硬盤盤片的每一條磁道都具有相同的扇區(qū)數(shù)，由此產(chǎn)生了所謂的3D參數(shù)励饵，即是磁頭數(shù)（Heads）再膳、柱面數(shù)（Cylinders）、扇區(qū)數(shù)（Sectors）以及相應的3D尋址方式曲横。?
?
互動：如上的磁盤結構有沒有問題？？禾嫉？
這種結構有問題：
以前老式的磁盤灾杰，每個磁道的扇區(qū)都一樣，這樣外磁道整個弧長要大于內部的扇區(qū)弧長熙参，因而其磁記錄密度就要比內部磁道的密度要小艳吠。最終，導致了外部磁道的空間浪費孽椰。
?
如查你磁盤設計工程師昭娩，你打算怎么解決？你選擇下面哪種方法黍匾？
方法1：每個磁道的寬度不一樣栏渺，從而讓每個扇區(qū)面積盡量一樣
方法2：不再一刀切，讓磁道中的扇區(qū)數(shù)量可以不一樣
?
13.2 ?文件系統(tǒng)結構
Linux文件系統(tǒng)由三部分組成 ： 文件名锐涯，inode磕诊，block
Linux文件系統(tǒng)： ext3,ext4，xfs
windows文件系統(tǒng)： FAT32纹腌，NTFS
13.2.1 ?文件名：
[root@xuegod63 ~]# cp /etc/passwd a.txt
[root@xuegod63 ~]# ls?a.txt ?# a.txt 就是文件名
?
13.2.2 ?inode的內容
inode包含文件的元信息霎终，具體來說有以下內容：
* 文件的字節(jié)數(shù)
* 文件擁有者的User ID
* 文件的Group ID
* 文件的讀、寫升薯、執(zhí)行權限
* 文件的時間戳莱褒，共有三個：ctime指inode上一次變動的時間，mtime指文件內容上一次變動的時間涎劈，atime指文件上一次打開的時間广凸。
* 鏈接數(shù)，即有多少文件名指向這個inode
* 文件數(shù)據(jù)block的位置
?
可以用stat命令责语，查看某個文件的inode信息：
[root@xuegod63 ~]# stat a.txt
??File: ‘a(chǎn).txt’
??Size: 2053 ????? Blocks: 8 ?????????IO Block: 4096 ??regular file
Device: 803h/2051d Inode: 18521833 ???Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--) ?Uid: ( ???0/ ???root) ??Gid: ( ???0/ ???root)Access最近訪問時間: 2018-05-16 14:55:36.061095050 +0800
Modify最近更改時間: 2018-05-16 14:55:36.062095050 +0800
Change最近改動時間: 2018-05-16 14:55:36.062095050 +0800
?Birth創(chuàng)建時間: -
[root@xuegod63 ~]# ?ll /etc/passwd ?#ll 其實就是查看passwd的inode信息
-rw-r--r--. 1 root root 2053 Sep 19 ?2017?/etc/passwd??#ll查看到時間是ctime時間
?
互動：
ctime是什么炮障？ ?是創(chuàng)建時間嗎？ 不會：1
mtime：modify time ?修改文件內容的時間
atime ?： access time ??訪問文件內容的時間
ctime指inode上一次文件屬性變動的時間坤候，change time 胁赢。 比如： chmod +x ?a.sh
mtime指文件內容上一次變動的時間，modify?time? 白筹。如：echo aa >> a.sh 或vim ?a.sh 修改內容
atime指文件上一次查看文件的時間智末，access time 。 如： ?cat ?a.sh
例2:測試mtime時間徒河，黑客先修改時間系馆，再植入木馬程序，防止 find / -mtime 查看木馬文件
[root@xuegod63 ~]# stat a.txt ?#查看時間
[root@xuegod63 ~]# date -s '13:42'
[root@xuegod63 ~]# vim a.txt ??#寫入aaaa顽照，vim會修改mtime和atime時間
[root@xuegod63 ~]# stat a.txt ?#查看時間
[root@xuegod63 ~]# chmod +x a.txt ?#修改ctime由蘑，有時黑客忘記修改ctime時間了闽寡，所以你可以find / -ctime 查看木馬文件
[root@xuegod63 ~]# stat a.txt ?#查看時間
這個一招學到手：1
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13.2.3 ?inode的大小
inode也會消耗硬盤空間，所以硬盤格式化的時候尼酿，操作系統(tǒng)自動將硬盤分成兩個區(qū)域爷狈。一個是數(shù)據(jù)區(qū)，存放文件數(shù)據(jù)裳擎；另一個是inode區(qū)（inode table）涎永，存放inode所包含的信息。
每個inode節(jié)點的大小鹿响，一般是128字節(jié)或256字節(jié)羡微。inode節(jié)點的總數(shù)，在格式化時就給定惶我，假定在一塊1GB的硬盤中妈倔，每個inode節(jié)點的大小為128字節(jié)，每1KB就設置一個inode指孤，那么inode table的大小就會達到128MB启涯，占整塊硬盤的12.8%。
?
inode號碼
每個inode都有一個號碼恃轩，操作系統(tǒng)用inode號碼來識別不同的文件结洼。
?Unix/Linux系統(tǒng)內部不使用文件名，而使用inode號碼來識別文件叉跛。對于系統(tǒng)來說松忍，文件名只是inode號碼便于識別的別稱或者綽號。表面上筷厘，用戶通過文件名鸣峭，打開文件。實際上酥艳，系統(tǒng)內部這個過程分成三步：首先摊溶，系統(tǒng)找到這個文件名對應的inode號碼；其次充石，通過inode號碼莫换，獲取inode信息；最后骤铃，根據(jù)inode信息拉岁，找到文件數(shù)據(jù)所在的block，讀出數(shù)據(jù)惰爬。
?
例1：?使用ls -i命令喊暖，可以看到文件名對應的inode號碼
[root@xuegod63 ~]# ls -i a.txt
440269 a.txt
例2：查看每個硬盤分區(qū)的inode總數(shù)和已經(jīng)使用的數(shù)量，可以使用df命令撕瞧。
[root@localhost ~]# df -i
Filesystem ???????????Inodes ??IUsed ??IFree IUse% Mounted on
/dev/sda2 ????????????640848 ?151010 ?489838 ??24% /
tmpfs ????????????????145579 ??????1 ?145578 ???1% /dev/shm
/dev/sda1 ?????????????51200 ?????38 ??51162 ???1% /boot
注：由于每個文件都必須有一個inode陵叽，因此有可能發(fā)生inode已經(jīng)用光狞尔，但是硬盤還未存滿的情況。這時咨跌，就無法在硬盤上創(chuàng)建新文件沪么。
?
13.2.4 ?目錄文件
Unix/Linux系統(tǒng)中，目錄（directory）也是一種文件锌半。打開目錄，實際上就是打開目錄文件寇漫。?
目錄文件的結構非常簡單刊殉，就是一系列目錄項的列表。每個目錄項州胳，由兩部分組成：所包含文件的文件名记焊，以及該文件名對應的inode號碼。
[root@xuegod63 ~]# ls -id /etc
8388673 /etc
?例：ls -i命令列出整個目錄文件栓撞，即文件名和inode號碼：
[root@xuegod63 ~]# ls -i /etc
?
13.2.5 ?block塊大小
block 是真正存儲數(shù)據(jù)的地方遍膜。??
block是文件系統(tǒng)中最小的存儲單位
扇區(qū)是磁盤中最小的存儲單位
?
互動：為什么要有block，直接使用扇區(qū)可以嗎瓤湘？
?
操作系統(tǒng)讀取硬盤的時候瓢颅，不會一個個扇區(qū)（512字節(jié)）地讀取，這樣效率太低弛说，而是一次性連續(xù)讀取多個扇區(qū)挽懦，即一次性讀取一個"塊"（block）。這種由多個扇區(qū)組成的"塊"木人，是文件存取的最小單位信柿。"塊"的大小，最常見的是1KB醒第，即連2個sector扇區(qū)組成一個block渔嚷。或4K。
?
情景：如果沒有block稠曼？ 會怎么樣形病？
夜深人靜，下了3.6G ?cang.avi 的電影蒲列，一次讀512B 窒朋， 尋址次太多，太慢了蝗岖。侥猩。。
結果抵赢。欺劳。唧取。你懂得。划提。枫弟。？
結果:??avi看成了 jpg
例1：格式化修改磁盤鹏往，修改簇大小
簇和block調大：
優(yōu)點：速度快淡诗，節(jié)約尋址時間，缺點：空間浪費
比如：2T硬盤, 前1.5Ｔ伊履，使用4K韩容， 把剩下的500G格式化成64K簇。用空間換時間
?
例2：查看Linux系統(tǒng)塊大小
[root@xuegod63 ~]# stat /etc/passwd | grep IO
大刑破佟：2053 塊：8 ?????????IO 塊：4096 普通文件
#block到是4K
總結：
硬盤的結構：ZBR 區(qū)位記錄
inode（inode表中主要看inode號）
inode號唯一標識一個文件（一個文件系統(tǒng)里面）
inode用完了群凶，文件就不能創(chuàng)建了。
inode數(shù)據(jù)量設置大一些：可以創(chuàng)建多個文件哄辣。占用空間比較大
inode數(shù)據(jù)量設置小一些：可以創(chuàng)建很少文件请梢。占用空間比較小
?
block
block設置大：效率高，利用率低力穗。
block設置幸慊 ：效率低，利用率高睛廊。
?
13.3 ?文件的硬鏈接和軟鏈接
13.3.1 ?Linux鏈接概念Linux鏈接分兩種形真，一種被稱為硬鏈接（Hard Link），另一種被稱為軟鏈接超全，即符號鏈接（Symbolic Link）咆霜。默認情況下，ln命令產(chǎn)生硬鏈接嘶朱。
【硬連接】：硬連接指通過索引節(jié)點號來進行連接蛾坯。inode是可以對應多個文件名的
在Linux的文件系統(tǒng)中，保存在磁盤分區(qū)中的文件不管是什么類型都給它分配一個編號疏遏，稱為索引節(jié)點號(Inode Index)脉课。
在Linux中，多個文件名可以指向同一索引節(jié)點财异。一般這種連接就是硬連接倘零。
硬連接的作用是允許一個文件擁有多個有效路徑名，這樣用戶就可以建立硬連接到重要文件戳寸，以防止“誤刪”的功能呈驶。
只刪除一個連接并不影響索引節(jié)點本身和其它的連接，只有當最后一個連接被刪除后疫鹊，文件的數(shù)據(jù)塊及目錄的連接才會被釋放袖瞻。也就是說司致，文件真正刪除的條件是與之相關的所有硬連接文件均被刪除。
【軟連接】：另外一種連接稱之為符號連接（Symbolic Link）聋迎，也叫軟連接脂矫。軟鏈接文件有類似于Windows的快捷方式。它實際上是一個特殊的文件霉晕。在符號連接中庭再，文件實際上是一個文本文件，其中包含的有另一文件的位置信息
?
13.3.2 ?實戰(zhàn)-1: ln命令創(chuàng)建硬鏈接
語法格式：ln 源文件 目標文件
[root@xuegod63 ~]# echo 1111 > a.txt
硬鏈接的特點: 無法針對目錄,跨分區(qū)無法實現(xiàn)牺堰。因為每個分區(qū)都有自己獨立的INDOE編號
互動：為什么剛創(chuàng)建的一個目錄佩微，鏈接數(shù)就是2？
[root@xuegod63 ~]# mkdir test
[root@xuegod63 ~]# ll -d test/
drwxr-xr-x 2 root root 6 5月 ?16 15:55 test/
默認新一個空目錄萌焰，此目錄的第二字段就是2（包含兩個隱藏目錄，因為每一個目錄都有一個指向它本身的子目錄"." 和指向它上級目錄的子目錄".."）谷浅，所以test是一個鏈接扒俯， 隱藏目錄. 是第二個鏈接
[root@xuegod63 ~]# ll -id test/????#兩個inode號是一樣的
2453723 drwxr-xr-x 2 root root 6 5月 ?16 15:55 test/
[root@xuegod63 ~]# ll -id test/.
2453723?drwxr-xr-x 2 root root 6 5月 ?16 15:55 test/.
13.3.3 ?ln -s 創(chuàng)建軟連接
軟鏈接：相當于windows中的快捷方式
語法：ln ?-s ?源文件 ?軟鏈接的名字
例：
[root@xuegod63 ~]# cp /etc/passwd a.txt
[root@xuegod63 ~]# ln -s a.txt a-link.txt
[root@xuegod63 ~]# ll a-link.txt
lrwxrwxrwx 1 root root 5 5月 ?16 16:10 a-link.txt -> a.txt
[root@xuegod63 ~]# rm -rf a.txt
[root@xuegod63 ~]# ll a-link.txt
lrwxrwxrwx 1 root root 5 5月 ?16 16:10 a-link.txt -> a.txt
注：源文件被刪除，鏈接文件失效
?
例2：能針對目錄和跨分區(qū)創(chuàng)建軟鏈接
[root@xuegod63 ~]# ln -s /boot/grub grub-link
能跨分區(qū)創(chuàng)建（源文件必須寫絕對路徑）
[root@xuegod63 ~]# cd /boot/
[root@xuegod63 boot]# ln -s ./grub /root/aaa
[root@xuegod63 boot]# ll /root/aaa
lrwxrwxrwx 1 root root 6 5月 ?16 16:21 /root/aaa -> ./grub ?#報錯了
?
13.3.4 ?inode的特殊作用
由于inode號碼與文件名分離一疯，這種機制導致了一些Unix/Linux系統(tǒng)特有的現(xiàn)象撼玄。
1. 有時，文件名包含特殊字符墩邀，無法正常刪除掌猛。這時，直接刪除inode節(jié)點眉睹，就能起到刪除文件的作用荔茬。
2. 移動文件或重命名文件，只是改變文件名竹海，不影響inode號碼慕蔚。
3. 打開一個文件以后，系統(tǒng)就以inode號碼來識別這個文件斋配，不再考慮文件名孔飒。因此，通常來說艰争，系統(tǒng)無法從inode號碼得知文件名坏瞄。
互動：為什么每次修改完服務器配置文件后，都需要重新加載一下配置文件甩卓？
因為vim每次修改完后鸠匀，Inode號都會變。
[root@xuegod63 ~]# cp /etc/passwd passwd
[root@localhost ~]# ls -i passwd
393418?passwd
[root@localhost ~]# vim passwd ????#添加一些內容
[root@localhost ~]# ll -i passwd
440252?-rw-r--r-- 1 root root 1813 Dec 29 12:04 passwd
就是為什么每次修改完服務器的配置文件猛频，都要重啟服務狮崩，重新讀一下配置文件蛛勉。
?
13.4 ?實戰(zhàn)：解決磁盤有空間但創(chuàng)建不了文件-修復服務器文件系統(tǒng)
13.4.1 ?解決磁盤有空間但創(chuàng)建不了文件
實戰(zhàn)場景：在一臺配置較低的Linux服務器（內存、硬盤比較心啦瘛）的/data分區(qū)內創(chuàng)建文件時诽凌，系統(tǒng)提示磁盤空間不足丢胚，用df -h命令查看了一下磁盤使用情況衷佃，發(fā)現(xiàn)/data分區(qū)只使用了80%，還有1.9G的剩余空間边苹，但是無法創(chuàng)建新的文件狱窘。當時使用的是root用戶杜顺。服務器沒有被黑。
[root@xuegod63 ~]# df -h
文件系統(tǒng)容量已用可用已用% ?掛載點
/dev/sda3 ???????10G ??8.0G ?1.9G ??80%????/
?
常識：只要權限夠蘸炸，磁盤上有空間一定可以創(chuàng)建文件躬络。這個是錯的。
排查：
[root@xuegod63 ~]# df -i ?
文件系統(tǒng)Inode ????已用(I) ????可用(I) ????????已用(I)% ??掛載點
/dev/sda3 ?????5242880 ??5242880 ???0??????????????100%????????/
#后來用df -i查看了一下/data所在的分區(qū)的索引節(jié)點(inode)搭儒，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)用滿(IUsed=100%)穷当，導致系統(tǒng)無法創(chuàng)建新目錄和文件。
查找原因：
/data/cache目錄中存在數(shù)量非常多的小字節(jié)緩存文件淹禾，占用的Block不多馁菜，但是占用了大量的inode。
?
解決方案1：刪除/data/cache目錄中的部分文件铃岔，釋放出/data分區(qū)的一部分inode汪疮。
解決方案2 : 在/data備份好一些文件，然后刪除這些文件毁习，釋放一些inode智嚷，然后創(chuàng)建一個文件夾/data/cache2。在cache2下掛載一個新分區(qū)： sda4 ?蜓洪，下次寫數(shù)據(jù)需要寫到新分區(qū)cache2目錄下纤勒。
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inode分區(qū)完后，可以增加嗎隆檀？ 不可以摇天。 ?inode總數(shù)是在格式化時定下來。
[root@xuegod63 ~]# mkfs.ext4?-I ??500000000000 ?/dev/sda1 ?#可以指定大小
參數(shù)：
[-i bytes-per-inode] [-I inode-size]
13.4.2 ?實戰(zhàn)：修復服務器文件系統(tǒng)
實戰(zhàn)場景：公司服務器突然斷電后恐仑，再次啟動后泉坐，報如下錯誤。
?
解決方法：
輸入root 密碼
fsck?-f -y ?/dev/sda1 ??#把引導分區(qū)文件系統(tǒng)修復一下 ?# 慎用裳仆，給領導說一聲
fsck?-f -y ?/dev/sda3 ??#把根分區(qū)文件系統(tǒng)修復一下 ???# 慎用腕让，給領導說一聲
reboot ?重啟
fsck參數(shù)：
-y 對所有問題都回答 "yes"
-f 即使文件系統(tǒng)標記為 clean 也強制進行檢查
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總結：
13.1 ?硬盤結構
13.2 ?文件系統(tǒng)結構
13.2 ?硬鏈接和軟鏈接
13.4 ?實戰(zhàn)：解決磁盤有空間但創(chuàng)建不了文件-修復服務器文件系統(tǒng)
