fdisk, partx, kpartx, mke2fs, tune2fs, dumpe2fs, e2label, e2fsck, fsck, blkid, lsblk, df -ilh, du, mount, umount,

一、什么是文件系統(tǒng)？

文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)用于明確磁盤或分區(qū)上的文件的方法和數(shù)據(jù)結構睦霎；即在磁盤上組織文件的方法纽窟。也指用于存儲文件的磁盤或分區(qū)，或文件系統(tǒng)種類。文件系統(tǒng)是對應硬盤的分區(qū)的，而不是整個硬盤康嘉，不管是硬盤只有一個分區(qū)魂贬，還是幾個分區(qū)蔓搞，不同的分區(qū)可以有著不同的文件系統(tǒng)！

二随橘、linux的文件系統(tǒng)的種類 VFS (virtual file system)

1. linux 的文件系統(tǒng)：
   • ext2(無日志功能)
   • ext3
   • ext4
   • xfs(企業(yè)級64位文件系統(tǒng))
   • reiserfs(反刪除功能很好)
   • btrfs(centos 7上）
2. 光盤：
   • iso9660
3. 網(wǎng)絡文件系統(tǒng)：
   • cifs
   • nfs
4. 集群文件系統(tǒng)：
   • gfs2
   • cofs2
5. 內核級分布式文件系統(tǒng)：
   • ceph
6. windows的文件系統(tǒng)：
   • vfat(fat32)
   • ntfs
7. 偽文件系統(tǒng)：
   • proc
   • sysfs
   • tmpfs
   • hugepagefs
8. unix的文件系統(tǒng)：
   • ufs
   • ffs
   • jfs
9. 交換文件系統(tǒng)：
   • swap
10. 用戶空間的分布式文件系統(tǒng):
    • mogilefs moosefs
    • flusterfs

三喂分、日志型文件系統(tǒng)的優(yōu)勢

在磁盤空間中新建或復制一個文件時，找一個日志區(qū)域机蔗，把元數(shù)據(jù)先放在日志區(qū)域中蒲祈，再分配磁盤塊存數(shù)據(jù)，存儲完了后萝嘁，再把元數(shù)據(jù)移到元數(shù)據(jù)區(qū)梆掸，如果存儲過程中出了故障，系統(tǒng)會在下次啟動時自動檢查日志區(qū)牙言，把未移動到元數(shù)據(jù)區(qū)的元數(shù)據(jù)所對應的文件酸钦，再檢查一次其完整性。以此保證了數(shù)據(jù)損壞的情況咱枉。

四卑硫、日志型文件系統(tǒng)的弱點

會消耗系統(tǒng)性能

五、內核級文件系統(tǒng)的組成

1. 文件系統(tǒng)驅動蚕断，即加載對應的模塊欢伏，完成對虛擬文件系統(tǒng)的支持。以便支持更多特性的文件系統(tǒng)
2. 文件系統(tǒng)管理工具：由用戶空間的應用程序提供亿乳，完成各文件系統(tǒng)的管理

六硝拧、文件系統(tǒng)的組成部分

1. 塊組

   1. 元數(shù)據(jù)區(qū)域（Inode區(qū)域）

      • Inode(每個Inode都有一個編號)
        • Inode包含大小、權限 葛假、屬主障陶、屬組、時間戳聊训、數(shù)據(jù)塊指針抱究、inode號

   • 數(shù)據(jù)區(qū)域 （block區(qū)域）

   • bitmap(Inode位圖，單塊實現(xiàn)記錄魔眨，即在塊組中尋找一個塊記錄下相關信息)

     • 記錄Inode的使用信息的索引媳维，快速定位那些Inode號碼沒有被使用酿雪，使用0遏暴、1標識

   • blockmap(塊位圖，單塊實現(xiàn)記錄指黎，即在塊組中尋找一個塊記錄下相關信息)

     • 記錄block使用信息的索引朋凉，快速定位那些block號碼沒有被使用，使用0醋安、1標識

2. 超級塊

   • 包含了有多少塊組杂彭，每個塊組中有多少個塊墓毒，多少個inode號碼
   • GDT，塊組描述符
   • 超級塊會隨機放到各塊組中的一個塊亲怠，以實現(xiàn)冗余

三所计、什么是Inode

理解Inode要從文件存儲說起，文件存儲在硬盤上团秽，硬盤最小的存儲單元叫扇區(qū)"sector",每個扇區(qū)512byte(相當于0.5KB)主胧，內核讀取文件不會每個扇區(qū)讀取，這樣的讀取方式效率太低习勤，而是一次性讀取一個塊,取一個block踪栋。這種由多個扇區(qū)組成的塊是文件存儲最小的單元，"塊"的大小最見的是4KB图毕，即連續(xù)八個serctor組成一個block. 當有一個大文件寫入的時候夷都，內核會調用八個連續(xù)的塊標記寫入，當最后不能完全填充所有的塊時予颤，將把未使用的塊釋放出來囤官，以供后續(xù)的文件寫入時使用。當前期規(guī)則文件系統(tǒng)時蛤虐，可以根據(jù)生產(chǎn)需要來指定塊大小治拿，一般情況為：1024，2048笆焰，4096劫谅。Linux最小存儲單元為1KB，這種情況下嚷掠， 每次寫入則用二個sector捏检。

文件數(shù)據(jù)都儲存在"塊"中，那么很顯然不皆，我們還必須找到一個地方儲存文件的元信息贯城，比如文件的創(chuàng)建者、文件的創(chuàng)建日期霹娄、文件的大小等等能犯。這種儲存文件元信息的區(qū)域就叫做inode，中文譯名為"索引節(jié)點"犬耻。每一個文件都有對應的inode踩晶，里面包含了與該文件有關的一些信息

四、文件的存儲方式

存儲分為兩部分

1. 元數(shù)據(jù)

   • 即文件的本身的基本信息枕磁，也叫Inode信息渡蜻，包含文件的大小，權限 ，屬主茸苇，屬組排苍，時間戳，數(shù)據(jù)塊指針学密，Inode號淘衙、連接數(shù)等

2. 數(shù)據(jù)

   • 即在數(shù)據(jù)區(qū)塊占用的塊，并將數(shù)據(jù)寫入到塊中

五腻暮、目錄的存儲方式

1. 元數(shù)據(jù)

   • 即文件的本身的基本信息幔翰，也叫Inode信息，包含文件的大小西壮，權限 遗增，屬主，屬組款青，時間戳做修，數(shù)據(jù)塊指針，Inode號抡草、連接數(shù)等

2. 目錄下的文件名

   • 包含目錄下的文件名饰及、及文件名的inode號碼

3. 根本身

   • 根是自引用的，引內核掛載根文件系統(tǒng)康震，并記錄了根的位置燎含，并且將信息緩存至內存中
4. 文件名是記錄在上級目錄中

六、硬盤的識別機制

1. Centos 5

   • IDE硬盤
     • hd[abc..]#
   • SATA腿短、SCSI屏箍、USB、SAS
     • sd[abc...]#

2. Centos 6橘忱、7

   • IDE赴魁、SATA、SCSI钝诚、USB颖御、SAS
     • sd[abc...]#

七、硬盤的機制

1. 標識機制

/dev目錄中凝颇，創(chuàng)建一個硬件設備文件潘拱，并關聯(lián)到內核的驅動程序中，硬件設備文件如下特性：

1. 設備文件本身也是一個文件拧略，他不占用磁盤塊
2. 他以major芦岂、minor區(qū)分硬件類型
   • major設備號區(qū)別設備類型
   • minor設備號區(qū)別同一設備不同類型

2. 硬盤的分區(qū)機制

1. MBR分區(qū)機制

   • 在硬盤的0磁道0扇區(qū)使用一個塊512byte來記錄如下信息
     • 前446字節(jié)：bootload主引導記錄
     • 64字節(jié)存放分區(qū)信息，每個分區(qū)占用16字節(jié)辑鲤，故最多只能分四個分區(qū)
       • 為了能使用更多的分區(qū)盔腔，最多可以使用3個主分區(qū)杠茬，一個擴展分區(qū)月褥，再到擴展分區(qū)上建立更多的邏輯分區(qū)
     • 2字節(jié)標識MBR區(qū)域的有效性弛随，一般55AA為有效，否則無效

2. GPT分區(qū)機制

3. 硬盤的存儲單位

• sector (扇區(qū))宁赤，一般為512byte
• block(塊)舀透，最小文件存儲單元了1K，故最小需要兩個塊
• cylinder(柱面)决左，分區(qū)劃分是基于柱面的

4. 系統(tǒng)引用設備的方式

• 設備文件名
• 卷標
• UUID

5. 硬件設備的手動建立

`mknod` - make block or character special files
    synopsis: mknod [option] … NAME TYPE [MAJOR MINOR]
    options:
        -m : 創(chuàng)建時指定mode,創(chuàng)建后的設備文件訪問權限
        
例：mknod testdev b 111 2  #建立testdev設備文件愕够，為塊設備，主設備號111 次設備號2

文件系統(tǒng)管理工具

一佛猛、創(chuàng)建文件系統(tǒng)

1. mke2fs命令：

    mke2fs -  - create an ext2/ext3/ext4 filesystem
        synopsis: mke2fs [option] device
        options:
        -t {ext2,ext3,ext4} :指明要創(chuàng)建的文件系統(tǒng)類型
        -b {1024|2048|4096} : 指明文件系統(tǒng)的塊大小惑芭，不超過4096
        -L LABEL :指明卷標
        -j : journal,創(chuàng)建有日志功能的文件系統(tǒng)ext3
            mke2fs -j = mke2fs -t ext3 = mkfs -t ext3 = mkfs.ext3  = 
        -i #:  bytes-per-inode,指明inode與字節(jié)的比率，即每多少字節(jié)創(chuàng)建一個inode
        -N # : 直接指明要給此文件系統(tǒng)創(chuàng)建的Inode數(shù)量
        -O ：設置某種屬性继找，掛載時這些屬性將會繼承
            mke2fs -O has_journal /dev/sda3  #啟用日志功能
            mke2fs -O ^  has_journal /dev/sda3  #關閉已給定的日志功能
        -m # : 指定預留的空間百分比遂跟；不需要加百分號 
   

注意：mkfs.ext2 , mkfs.ext3 , mkfs.ext4 mkfs.xfs mkfs.vfat 可以完成mke2fs的所有功能

2. swap分區(qū)的建立

   1. 調整分區(qū)類型為82

   2. 使用mkswap命令進行格式化

   3. 使用swapon DEVICE命令開啟swap分區(qū)

   4. 修改fstab文件，讓系統(tǒng)自動加載swap交換分區(qū)婴渡，其格式為：

      • 設備 掛載點 文件系統(tǒng)類型 掛載選項 自動轉儲頻率 開機自檢次序
      • /dev/sdb6 swap swap defaults 0 0

   5. 使用swapoff DEVICE命令關閉swap分區(qū)

      • 注意：mount -a 對swap掛載項無效

二幻锁、查看及修改文件系統(tǒng)

1. tune2fs命令：

    `tune2fs` - adjust tunable filesystem parameters on ext2/ext3/ext4 filesystems
        synopsis: tune2fs [ option] device
        options:
            -j  device : 從ext2升級到ext3,無損升級
            -L LABEL ： 修改或設置卷標
            -m # : 調整預留空間的百分比
            -O [ ^] Feather : 開啟或關閉某種特性,掛載時這些特性將繼承
            -o [^]Mount_options : 開啟或關閉默認掛載選項調整 
                acl ^acl : 關閉或啟用用戶掛載的acl開啟和關閉
            -l : 查看超級塊的內容，就是查看整個分區(qū)的Infomation
            -c # : 指定掛載多少次進行自檢边臼，0或-1表示關閉此功能哄尔，即查看超級塊中的Maximum Mount count值
            -i # : 每掛載使用多少天后進行自檢，0或-1表示關閉此功能,即查看超塊中的Mount count值柠并。
   

2. dumpe2fs命令：

    `dumpe2fs` - dumpe2fs - dump ext2/ext3/ext4 filesystem information
        synopsys: dumpe2fs [ -bfhixV ] [ -o superblock=superblock ]  device
        optiosn:
            -h : 查看超級塊信息
   

三岭接、檢查文件系統(tǒng)

fsck命令

    `fsck` - check and repair a Linux file system
        synopsis: fsck [-sAVRTMNP] [-C [fd]] [-t fstype] [filesys...]  [--] [fs-specific-options]
        options: 
            -t fstype : 指明文件系統(tǒng)類型
                fsck -t ext4 == fsck.ext4 
            -a : 自動修復所有錯誤（不建議自動加-a ,就是把沒有寫完的文件刪除。如果需要這個文件臼予，可以將已經(jīng)寫的文件找回來亿傅，刪除就沒有了）
            -r :交互修復

e2fsck命令

`e2fsck` - check a Linux ext2/ext3/ext4 file system
    synopsis: e2fsck [option] device
    options: 
        -y : 對所有問題回答為yes
        -f : 即使文件系統(tǒng)處于clean狀態(tài)，也要強制進行檢測

四瘟栖、查看文件系統(tǒng)

blkid命令

    `blkid` - command-line utility to locate/print block device attributes
        synopsis: blkid
        options:
            -L LABEL ： 查看誰在使用label這個卷標葵擎。
            -U UUID ： 根據(jù)UUID定位設備

df命令(查看硬盤分區(qū)使用情況)

    `df` - report file system disk space usage
        options:
            -l : 查看本地的硬盤
            -h : haman格式顯示，就是轉化存儲單位顯示 
            -i : 查看磁盤的Inode使用情況

du命令（查看文件占用空間大邪胗础）

    `du` - estimate file space usage
        options:
            -s : 顯示總的文件大小
            -h : haman格式顯示 

lsblk命令（查看硬盤分區(qū)使用情況）

    `lsblk` list block devices
        * 以樹型結構顯示各分區(qū)使用情況

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掛載文件系統(tǒng)

為什么需要掛載酬滤？

根之外的文件系統(tǒng)需要被訪問，就需要『關聯(lián)』至文件系統(tǒng)下的某目錄來實現(xiàn)寓涨，此關聯(lián)過程即為掛載盯串。此目錄即為掛載點

掛載的特性

Mount_point當為文件的訪問入口時，需注意如下特性：

• 目錄需要事先存在的
• 應該使用未被或不會被其它進程所使用的目錄
• 掛載的目錄當有人訪問時戒良，目錄不能被卸載
• /etc/mtab是記錄了所有的mount設備

Mount命令

`mount` - mount a system
    synopsis: mount [-lhV]
              mount -a [-fFnrsvw] [-t vfstype] [-O optlist]
              mount [-fnrsvw] [-o option[,option]...]  device|dir
              mount [-fnrsvw] [-t vfstype] [-o options] device dir
    options:
        -r : readonly,只讀掛載
        -w : read and write,讀寫掛載
        -n : 不更新/etc/mtab文件体捏，默認掛載都會在掛載時記錄至/etc/mtab文件中。
        -t : system type, 掛載設備上的文件系統(tǒng)的類型，多數(shù)可忽略
        -L LABEL ： 掛載時以卷標的方式指明設備
            `mount -L LABEL DIR
        -U UUID : 掛載時以UUID的方式掛載
            `mount -U UUID DIR
        -a ：自動掛載/etc/fstab文件中的所有設備
        -o OPTIONS : 掛載指明參數(shù)几缭，即掛載的選項
        --bind OLDDIR NEWDIR : 將目錄掛載至另一個目錄
    -o options:
        async/sync : 異步或同步操作河泳，異步的方式是先將數(shù)據(jù)寫入至內存，再保存至硬盤年栓，同步是直接寫入硬盤拆挥，異步的性能會提升很多
        atime/noatime : 立即更新訪問時間戳/關閉
        diratime/nodiratime : 開啟/關閉目錄的訪問時間戳
        remount : 重新掛載，在需要指明其他選項某抓，即不影響其他用戶訪問的情況下使用
        acl : 支持使用facl功能
            mount -o acl DEVICE DIR
            tune2fs -o acl DEVICE :調整文件系統(tǒng)的默認屬性為支持掛載時開啟acl功能
        ro : 只讀
        rw : 讀寫
        dev/nodev : 開啟/關閉在在此設備上創(chuàng)建設備文件功能
        exec/noexec : 是否允許運行此設備上的二進制程序文件
        auto/noauto : 是否支持mount -a 命令自動掛載
        user/nouser : 是否允許普通用戶掛載此文件系統(tǒng)
        suid : 是否允許SUID或SGID的程序生效
        relatime : 是否參考atime mtime的時候來修改inode的訪問時間
        loop : 鏡像文件
        netdev : 在啟動如果連接不上網(wǎng)絡映射的盤纸兔， 就停止掛載其網(wǎng)絡系統(tǒng),適用于ext2文件系統(tǒng)。

• 注意： Mount不加參數(shù)的默認（defaluts）設置為：

  • rw否副， suid,dev,exec,auto,nouser,async,relatime

查看當前系統(tǒng)上所有掛載的設備

• mount
• cat /etc/mtab
• cat /proc/mounts

Mount的使用技巧

• 可以實現(xiàn)將目錄掛載到目錄上汉矿，作為其臨時訪問的入口
  • mount --bind 源目錄 目錄目錄
• 掛載光盤
  • mount -r /dev/cdrom DIR
• 掛載本地回環(huán)設備
  • mount -o loop /FILE /DIR

umount命令

`umount` - umount file system 
    synopsis: umount DEVICE|DIR

強制umount

1、查看目錄或者設備被誰使用

• lsof DIR|DEVICE
  • 使用lsof命令查看目錄或設備被誰使用
• fuser -v DIR|DEVICE
  • 使用fuser -v 參數(shù)查看目錄或設備被使用情況

2备禀、結束訪問目錄或設備的進程

• fuser -km DIR|DIVECE
  • -k : kill
  • -m : 指定要結束訪問進程的目錄或設備

/etc/fstab文件格式：

• 1负甸、要掛載的設備

  • 可以是設備文件
  • 可以是LABEL
  • 可以是UUID
    • 如果是設備文件可以直接寫，如果是uuid或者LABEL,需要在其前面加 "UUID=" 或者 "LABEL="

• 2痹届、掛載點

  *目錄: swap的掛載點就是swap

• 3呻待、文件系統(tǒng)類型

  • swap的文件系統(tǒng)類型為swap

• 4、掛載選項

  • defaults: 使用默認的掛載選項队腐，如果需要指定多個掛載選項蚕捉，使用逗號分隔

• 5、轉轉儲頻率（即是備份）

  • 0：從不備份
  • 1： 每天備份
  • 2 ： 每隔一天

• 6柴淘、自檢次序（優(yōu)先級）

  • 0 ：不自檢
  • 1 ：首先自檢
  • 2：次級自檢
  • ....
  • 9

Linux刪除文件邏輯：

1迫淹、將此文件inode所有指向的data block標記為未使用

2、將此文件的inode標記為未使用

3为严、下次在寫入數(shù)據(jù)時敛熬，再填充相應的data block塊

移動和復制文件

• 復制：就是新建文件

• 移動：只是修改文件路徑映射，inode還是同一個文件

  • 在同一文件系統(tǒng)上移動第股，只是改變其路徑
  • 在不同文件系統(tǒng)之間移動应民，復制數(shù)據(jù)至目標文件，并刪除原文件