7.1認識Linux文件系統(tǒng)
重點：inode、block（數(shù)據(jù)區(qū)塊）乱豆、superblock（超級區(qū)塊）
7.7.1 磁盤組成與分區(qū)的復習
磁盤結(jié)構(gòu)
GPT與MBR
區(qū)別
- MBR早贾虽，GPT晚
- MBR最多支持2T ，GPT支持大于2T的總?cè)萘考按笥?T的分區(qū)，并且?guī)缀鯖]有上限局荚，最大支持到128個分區(qū)最住，分區(qū)大小支持到256TB钞澳。
- MBR第一扇區(qū)（512 byte）有主引導記錄（MBR 446 byte）和分區(qū)表（64byte）。分區(qū)表記錄如何分區(qū)涨缚，分為主要分區(qū)擴展分區(qū)（最多一個）與邏輯分區(qū)轧粟，如果超過4個需要用邏輯分區(qū)，分區(qū)信息記錄在每個分區(qū)最前面脓魏。
GPT兼容MBR并且支持UEFI兰吟，每個分區(qū)都有自己的啟動扇區(qū)。
磁盤以文件表示
linux中設(shè)備都以文件形式在/dev中表示茂翔，如磁盤為/dev/sd[a-p物理][1-128分區(qū)]
7.1.2 文件系統(tǒng)特性
- Linux與Windows文件系統(tǒng)不一樣混蔼，默認情況下不通用
- 一個可掛載的數(shù)據(jù)是一個文件系統(tǒng)（并非一個分區(qū)）
- 超級區(qū)塊： inode與數(shù)據(jù)區(qū)塊總量 使用量 剩余量 數(shù)據(jù)區(qū)塊與inode大小 文件系統(tǒng)有關(guān)信息，一個文件系統(tǒng)中只有一個
- BlockGroup： 區(qū)塊的集合檩电，文件系統(tǒng)的部分
- inode（index node）：文件屬性 用戶組 時間 數(shù)據(jù)區(qū)塊號碼 本質(zhì)上是在某些區(qū)塊中存索引 固定大小 一個文件（包括目錄）一個inode
- 數(shù)據(jù)區(qū)塊：文件內(nèi)容
- 存索引的inode類文件系統(tǒng)一般不需要碎片整理 fat會因為存的文件離散需要碎片整理
7.1.3 Linux的ex2文件系統(tǒng)(inode)
文件系統(tǒng)：boot+group+group...
group: inode信息 數(shù)據(jù)
限制：
- 區(qū)塊數(shù)量大小格式化后不能再修改
- 每個區(qū)塊最多一個文件（浪費容量）
缺點：
區(qū)塊大：小文件多浪費空間
區(qū)塊兄舴帷：inode多讀寫性能差
記錄一個區(qū)塊指針需要4B，一個inode包含12個直接俐末、1個間接料按、1個雙間接、1個三間接卓箫，所以1K區(qū)塊下一個文件最大12+256+256256+256256*256個數(shù)據(jù)區(qū)塊共16G
如何查看這些信息
sudo blkid 查詢目前被系統(tǒng)格式化的數(shù)據(jù)
dumpe2fs [-bh] 設(shè)備文件名 (在ext系統(tǒng)下）
xfs_info 掛載點或設(shè)備文件名 （在xfs文件系統(tǒng)下）
輸出：超級區(qū)塊信息+區(qū)塊群組信息
7.1.4與目錄樹的關(guān)系
- 4KB區(qū)塊存100K载矿，需要26個Block，因為還有一個存多的inode
- inode本身不記錄文件名烹卒，所以需要逐層進入目錄闷盔，并讀取下一層的inode（內(nèi)含權(quán)限）
- 文件系統(tǒng)用久了可以復制出所有文件格式化再復制回去，使得數(shù)據(jù)連續(xù)旅急，提高讀寫性能
7.1.5 ext2/ext3/ext4 文件的存取與日志式文件系統(tǒng)的功能
存
- 讀所在目錄inode中記載的是否有w權(quán)限逢勾，如有
- 根據(jù)inode對照表找未使用的inode，將新文件的權(quán)限屬性寫入
- 根據(jù)區(qū)塊對照表找未使用的區(qū)塊藐吮，將數(shù)據(jù)寫入溺拱，更新inode指向數(shù)據(jù)
- 同步更新inode與數(shù)據(jù)到各自對照表
取
- 根據(jù)inode查看是否有x權(quán)限
- 查看下一層inode，繼續(xù)檢查權(quán)限
- 如有權(quán)限谣辞，打開文件或進入下一層目錄
數(shù)據(jù)不一致
- 原因：斷電等
- ext2: 數(shù)據(jù)檢查
- ext3迫摔、ext4：Journal日志（預備、實際寫入泥从、結(jié)束三個階段）句占，檢查日志出問題的文件而不用檢查全盤
7.1.6 Linux文件系統(tǒng)的運行
異步處理
修改時將文件讀入內(nèi)存標記為clean，修改后標記為dirty但并不立即寫入硬盤躯嫉，需要調(diào)用sync纱烘。
不正常關(guān)機時會導致磁盤校驗杨拐。
7.1.7 掛載點的意義（mount point）
文件系統(tǒng)與目錄樹
掛載：文件系統(tǒng)與目錄樹結(jié)合，比如將/掛載到/dev/sda1這個設(shè)備
相同文件系統(tǒng)類型的不同文件系統(tǒng)目錄樹根的inode相同凹炸，不同文件系統(tǒng)內(nèi)文件inode值可能重復戏阅，同一個文件系統(tǒng)inode與文件一一對應(yīng)。
7.1.8 其他Linux支持的文件系統(tǒng)與VFS
Linux支持多種文件系統(tǒng)啤它，包括傳統(tǒng)奕筐、日志、網(wǎng)絡(luò)的变骡，以下命令可以查詢离赫。
ls -l /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs # 系統(tǒng)支持的
cat /proc/filesystems # 加載到內(nèi)存中的
VFS(Virtual Filesystem Switch)是位于內(nèi)核層的系統(tǒng)調(diào)用，幫助處理讀取不同文件系統(tǒng)
7.1.9 XFS文件系統(tǒng)簡介
ext4不好：預先分配所有inode塌碌，格式化慢秉继，不適合大容量磁盤
XFS好：適合大容量磁盤和巨型文件
lsattr和chattr可以更改隱藏屬性虽缕，但是xfs不支持部分隱藏屬性
xfs分為數(shù)據(jù)區(qū)（data section）经伙、文件系統(tǒng)活動登錄區(qū)（log section）拘荡、實時運行區(qū)（realtime section）
數(shù)據(jù)區(qū)
同ext，分為超級區(qū)塊接剩、剩余空間的管理切厘、inode分配與追蹤。但是inode動態(tài)分配懊缺，格式化快疫稿。且數(shù)據(jù)塊（4K以上內(nèi)核不給掛載）與inode大小（256B-2M）可以自定義鹃两。
文件系統(tǒng)活動登錄區(qū)
類似日志區(qū)遗座，所有文件變化在此記錄，當完全被寫入記錄才被刪除俊扳，用于校驗途蒋。可指定外部磁盤作為該區(qū)馋记。
實時運行區(qū)
先在該區(qū)段中尋找數(shù)個extent區(qū)塊号坡，將文件放到這些區(qū)塊中，等分配完了再寫入數(shù)據(jù)區(qū)中的inode與區(qū)塊中抗果。
xfs文件系統(tǒng)查看信息
df -T 路徑 #查詢路徑文件系統(tǒng)，具體見7.2
xfs_info 掛載點|設(shè)備文件名 #查看超級區(qū)塊記錄
注意點：如果對/boot使用奸晴，可以看到/dev/sda2指向某個物理設(shè)備冤馏，但是對/使用，可以看到指向/dev/mapper/centos-root寄啼。這是因為在安裝系統(tǒng)時候逮光，設(shè)備分區(qū)使用了LVM而非標準分區(qū)代箭，linux為你自動創(chuàng)建的空間池，用多少取多少涕刚。
ypeng@study:~ $ ll /dev/mapper/centos-root
lrwxrwxrwx. 1 root root 7 3月 28 11:59 /dev/mapper/centos-root -> ../dm-0
含有inode大小嗡综、個數(shù)、總數(shù)杜漠、區(qū)塊大小极景、數(shù)量、與陣列stripe有關(guān)的信息
7.2 文件系統(tǒng)的簡單操作
df
df [-ahikHTm]
-a : 列出**所有**文件系統(tǒng)
-h : 容量自動單位換算
-i : 顯示inode數(shù)量不顯示磁盤容量
-T : 顯示所在硬盤分區(qū)的文件系統(tǒng)
/proc中1kblock驾茴，used盼樟，free都是0，因為這個目錄掛載在內(nèi)存中
/dev/shm/是用內(nèi)存虛擬出的磁盤空間
不知道某個目錄/文件所在掛載點锈至，還想知道這個分區(qū)還能存多少東西晨缴？
df [目錄名|掛載點名]
du
du [-ahskm]
-s : 列出僅當前目錄
不加參數(shù)：列出當前目錄和所有**目錄**
-a : 列出目錄和文件
-S : 不統(tǒng)計子目錄中的文件
7.2.2 硬鏈接與符號鏈接
硬鏈接
- 在訪問目錄中文件時，查到目錄的inode之后找目錄的數(shù)據(jù)峡捡，目錄的數(shù)據(jù)存的文件名->inode击碗。硬鏈接只是加了一條文件名->inode，并沒有產(chǎn)生新的文件们拙。
- 硬鏈接權(quán)限屬性完全一樣稍途。
- 既不增加inode數(shù)，也不減少inode數(shù)
- 可以通過任何一個文件名寫入睛竣，刪除一個文件名inode和區(qū)塊還在
- 不能跨文件系統(tǒng)（inode重復）
- 不能鏈接目錄（需迭代進行晰房，復雜度高，不支持射沟，但是
.和..目錄例外殊者，每新建一個目錄其鏈接數(shù)為2，包括其自身和.验夯，其父目錄鏈接數(shù)+1猖吴，由于..）
硬鏈接的讀取
ln 建立硬鏈接
符號鏈接
ln -s
- 等同于Windows快捷方式
- 可以鏈接目錄
-
源文件刪除后符號鏈接打不開
符號鏈接的讀取
磁盤的分區(qū)、格式化挥转、檢驗與掛載
流程： 分區(qū)->格式化->檢驗（可選）->掛載（Linux特色）
7.3.1 觀察磁盤分區(qū)狀態(tài)
lsblk [-dfimpt] [設(shè)備名] #列出磁盤分區(qū) [設(shè)備名]只可以輸入disk海蔽，不能輸入分區(qū)
查看UUID（全局唯一標識符）：lsblk-f或blkid
parted 設(shè)備文件 print #列出磁盤分區(qū)信息
磁盤分區(qū)：gdisk(GPT)/fdisk(MBR)
分區(qū)流程：lsblk或blkid查看分區(qū)->gdisk或fdisk根據(jù)提示操作
區(qū)塊與扇區(qū)：區(qū)塊針對文件系統(tǒng)而言，扇區(qū)針對物理硬盤而言
不要處理正在活動的分區(qū)（已掛載的分區(qū)）绑谣，linux將不能更新分區(qū)表
添加分區(qū)默認按序號給分區(qū)編號党窜，且默認開始扇區(qū)從第一個未被占用的扇區(qū)開始。
7.3.3 磁盤格式化（創(chuàng)建文件系統(tǒng)）
功能：使用文件系統(tǒng)格式化軟件格式化磁盤分區(qū)借宵。
命令：mkfs.xfs mkfs.ext4 mkfs
mkfs.xfs -b 區(qū)塊容量 -d 有關(guān)datasection的數(shù)值 -f 分區(qū)內(nèi)已經(jīng)有文件系統(tǒng)強制執(zhí)行
-i inode數(shù)值Log內(nèi)置或者放到其他設(shè)備等幌衣，-r 與實時區(qū)有關(guān)
mkfs.ext4 [-b 區(qū)塊大小] [-L 設(shè)備名稱]
