Linux 中怎么管理磁盤與文件系統

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Linux 磁盤與文件系統管理

磁盤分區表主要有兩種格式，一種是限制較多的 MBR 分區表，一種是較新且限制較少的 GPT 分區表。 MBR 分區表中，第一個扇區最重要，里面有：（1）主要開機區（Master boot record, MBR）及分區表（partition table）， 其中 MBR 占有 446 Bytes，而 partition table 則占 有 64 Bytes。 GPT 分區表除了分區數量擴充較多之外，支持的磁盤容量也可以超過 2TB。

文件系統特性

文件系統通常會將這兩部份的數據分別存放在不同的區塊，權限與屬性放置到 inode 中，至于實際數據則放置到 data block 區塊中。 另外，還有一個超級區塊 （superblock） 會記錄整個文件系統的整體信息，包括inode 與 block 的總量、使用量、剩余量等。

• superblock：記錄此 filesystem 的整體信息，包括inode/block的總量、使用量、剩余量，以及文件系統的格式與相關信息等。

• inode：記錄文件的屬性，一個文件占用一個inode，同時記錄此文件的數據所在的 block號碼。

• block：實際記錄文件的內容，若文件太大時，會占用多個 block 。

Linux 的 EXT2 文件系統（inode）

Ext2 格式化后有點像下面這樣：

每一個區塊群組（block group）的六個主要內容說明如下：

• data block （數據區塊） data block 是用來放置文件內容數據地方，在 Ext2 文件系統中所支持的 block 大小有 1K, 2K及 4K 三種而已。在格式化時 block 的大小就固定了，且每個 block 都有編號，以方便 inode的記錄啦。

• inode table （inode 表格）

  inode 的內容在記錄文件的屬性以及該文件實際數據是放置在哪幾號 block 內！ 基本上，inode 記錄的文件數據至少有下面這些： 該文件的存取模式（read/write/excute）； 該文件的擁有者與群組（owner/group）； 該文件的容量； 該文件創建或狀態改變的時間（ctime）； 最近一次的讀取時間（atime）； 最近修改的時間（mtime）； 定義文件特性的旗標（flag），如 SetUID...； 該文件真正內容的指向 （pointer）；

• Superblock （超級區塊） Superblock 是記錄整個 filesystem 相關信息的地方， 沒有 Superblock ，就沒有這個filesystem 了。他記錄的信息主要有：

  block 與 inode 的總量； 未使用與已使用的 inode / block 數量； block 與 inode 的大小 （block 為 1, 2, 4K，inode 為 128Bytes 或 256Bytes）； filesystem 的掛載時間、最近一次寫入數據的時間、最近一次檢驗磁盤 （fsck） 的時間 等文件系統的相關信息； 一個 valid bit 數值，若此文件系統已被掛載，則 valid bit 為 0 ，若未被掛載，則 valid bit 為 1 。

• Filesystem Description （文件系統描述說明） 這個區段可以描述每個 block group 的開始與結束的 block 號碼，以及說明每個區段 （superblock, bitmap, inodemap, data block） 分別介于哪一個 block 號碼之間。這部份也能 夠用 dumpe2fs 來觀察的。

• block bitmap （區塊對照表） 如果你想要新增文件時總會用到 block 吧！那你要使用哪個 block 來記錄呢？當然是選擇“空 的 block ”來記錄新文件的數據啰。 那你怎么知道哪個 block 是空的？這就得要通過 block bitmap 的輔助了。從 block bitmap 當中可以知道哪些 block 是空的，因此我們的系統就能夠 很快速的找到可使用的空間來處置文件啰。 同樣的，如果你刪除某些文件時，那么那些文件原本占用的 block 號碼就得要釋放出來， 此 時在 block bitmap 當中相對應到該 block 號碼的標志就得要修改成為“未使用中”啰！這就是 bitmap 的功能。

• inode bitmap （inode 對照表） 這個其實與 block bitmap 是類似的功能，只是 block bitmap 記錄的是使用與未使用的 block 號碼， 至于 inode bitmap 則是記錄使用與未使用的 inode 號碼啰！

dumpe2fs： 查詢 Ext 家族 superblock 信息的指令

dumpe2fs /dev/vda5

EXT2/EXT3/EXT4 文件的存取與日志式文件系統的功能

日志式文件系統 （journal） 會多出一塊記錄區，隨時記載文件系統的主要活動，可加快 系統復原時間；

掛載點的意義 （mount point）

將文件系統與目錄樹結合的動作我們稱為“掛載”。重點是：掛載點一定是目錄，該目錄為進入該文件系統的入口。因此并不是你有任何文件系統都能使用，必須要“掛載”到目錄樹的某個目錄后，才能夠使用該文件系統的。

文件系統的簡單操作

df：列出文件系統的整體磁盤使用量； du：評估文件系統的磁盤使用量（常用在推估目錄所占容量）

實體鏈接與符號鏈接： ln

Hard Link （實體鏈接, 硬式鏈接或實際鏈接）

假設我系統有個 /root/crontab 他是 /etc/crontab 的實體鏈接，也就是說這兩個文件名鏈接到同一個 inode 。

Symbolic Link （符號鏈接，亦即是捷徑）

這個 Symbolic Link 與 Windows 的捷徑可以給他劃上等號，由Symbolic link 所創建的文件為一個獨立的新的文件，所以會占用掉 inode 與 block。

磁盤的分區、格式化、檢驗與掛載

如果我們想要在系統里面新增一顆磁盤時，應該有哪些動作需要做的呢：

1. 對磁盤進行分區，以創建可用的 partition ；

2. 對該 partition 進行格式化 （format），以創建系統可用的 filesystem；

3. 若想要仔細一點，則可對剛剛創建好的 filesystem 進行檢驗；

4. 在 Linux 系統上，需要創建掛載點 （亦即是目錄），并將他掛載上來；

觀察磁盤分區狀態

lsblk 列出系統上的所有磁盤列表

blkid 列出設備的 UUID 等參數

parted 列出磁盤的分區表類型與分區信息

磁盤分區： gdisk/fdisk

磁盤格式化（創建文件系統）

XFS 文件系統 mkfs.xfs

XFS 文件系統 for RAID 性能優化 （Optional）

EXT4 文件系統 mkfs.ext4

其他文件系統 mkfs

文件系統檢驗

xfs_repair 處理 XFS 文件系統

fsck.ext4 處理 EXT4 文件系統

文件系統掛載與卸載

mount

• 單一文件系統不應該被重復掛載在不同的掛載點（目錄）中；

• 單一目錄不應該重復掛載多個文件系統；

• 要作為掛載點的目錄，理論上應該都是空目錄才是。

設置開機掛載

開機掛載 /etc/fstab 及 /etc/mtab，其實 /etc/fstab （filesystem table） 就是將我們利用 mount 指令進行掛載時， 將所有的選項與參數寫入到這個文件中就是了。

內存交換空間（swap）之創建

使用實體分區創建swap

使用文件創建swap

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