linux私房菜笔记 - 第七章 - Linux磁盘与文件系统管理

重点：inode、block（数据区块）、superblock（超级区块）

磁盘结构

GPT与MBR

区别

磁盘以文件表示

linux中设备都以文件形式在/dev中表示，如磁盘为/dev/sd[a-p物理][1-128分区]

文件系统：boot+group+group...

group: inode信息 数据

限制：

缺点：

区块大：小文件多浪费空间

区块小：inode多读写性能差

记录一个区块指针需要4B，一个inode包含12个直接、1个间接、1个双间接、1个三间接，所以1K区块下一个文件最大12+256+256 256+256 256*256个数据区块共16G

如何查看这些信息

输出：超级区块信息+区块群组信息

存

取

数据不一致

异步处理

修改时将文件读入内存标记为clean，修改后标记为dirty但并不立即写入硬盘，需要调用sync。

不正常关机时会导致磁盘校验。

文件系统与目录树

挂载：文件系统与目录树结合，比如将 / 挂载到 /dev/sda1 这个设备

相同文件系统类型的不同文件系统目录树根的inode相同，不同文件系统内文件inode值可能重复，同一个文件系统inode与文件一一对应。

Linux支持多种文件系统，包括 传统、日志、网络 的，以下命令可以查询。

VFS(Virtual Filesystem Switch)是位于 内核层 的 系统调用 ，帮助处理读取不同文件系统

ext4不好：预先分配所有inode，格式化慢，不适合大容量磁盘

XFS好：适合大容量磁盘和巨型文件

lsattr 和 chattr 可以更改隐藏属性，但是xfs不支持部分隐藏属性

xfs分为数据区（data section）、文件系统活动登录区（log section）、实时运行区（realtime section）

数据区

同ext，分为超级区块、剩余空间的管理、inode分配与追踪。但是inode动态分配，格式化快。且数据块（4K以上内核不给挂载）与inode大小（256B-2M）可以自定义。

文件系统活动登录区

类似日志区，所有文件变化在此记录，当完全被写入记录才被删除，用于校验。可指定外部磁盘作为该区。

实时运行区

先在该区段中寻找数个extent区块，将文件放到这些区块中， 等分配完了 再写入数据区中的inode与区块中。

xfs文件系统查看信息

注意点：如果对 /boot 使用，可以看到 /dev/sda2 指向某个物理设备，但是对 / 使用，可以看到指向 /dev/mapper/centos-root 。这是因为在安装系统时候， 设备分区 使用了LVM而非标准分区，linux为你自动创建的空间池，用多少取多少。

含有inode大小、个数、总数、区块大小、数量、与阵列 stripe 有关的信息

df

/proc 中1kblock，used，free都是0，因为这个目录挂载在内存中

/dev/shm/ 是用内存虚拟出的磁盘空间

不知道某个目录/文件所在挂载点，还想知道这个分区还能存多少东西？

du

硬链接

符号链接

流程： 分区->格式化->检验（可选）->挂载（Linux特色）

查看UUID（全局唯一标识符）： lsblk-f 或 blkid

分区流程： lsblk 或 blkid 查看分区->gdisk 或 fdisk 根据提示 *** 作

区块与扇区：区块针对 文件系统 而言，扇区针对 物理硬盘 而言

不要处理正在活动的分区 （已挂载的分区），linux将不能更新分区表

添加分区默认按序号给分区编号，且默认开始扇区从第一个未被占用的扇区开始。

功能：使用文件系统格式化软件格式化磁盘分区。

命令： mkfs.xfs mkfs.ext4 mkfs

Windows与Linux *** 作系统对磁盘和文件的管理方式区别为：文件格式不同、空间不同、碎片整理不同。Windows与Linux *** 作系统都是以一组磁盘管理应用程序的形式提供给用户。在硬盘中产生临时交换文件，用该文件所占用的硬盘空间虚拟成内存。

一、文件格式不同

1、Windows *** 作系统：Windows *** 作系统使用FAT、NTFS文件格式。

2、Linux *** 作系统：Linux *** 作系统使用ext2、ext3、ext4文件格式。

二、空间不同

1、Windows *** 作系统：Windows *** 作系统的磁盘驱动器上有很多扇区，每个扇区都有存放一小段数据。大文件的存储需要占用很多不同的扇区。

2、Linux *** 作系统：Linux *** 作系统把所有文件都分散到了整个磁盘上，每两个文件之间都留有相当巨大的空闲空间。

三、碎片整理不同

1、Windows *** 作系统：当文件被修改、体积增加时，Windows *** 作系统尝试把文件新增的部分存放到紧邻原始文件的扇区里。但周边已经没连续的足够扇区空间了，文件需要被分割成数段。所以需要一个碎片整理工具。

2、Linux *** 作系统：当文件被修改、体积增加时，Linux *** 作系统通常有足够的空间来扩展，一旦有碎片产生时，文件系统会尝试移动整个文件来消除碎片。所以不需要一个碎片整理工具。

CPU、Memory（RAM）、I/O

I/O: Disks, Ehtercard

  Disks: 持久存储数据

  块(block)：随机访问，数据交换单位是“块”；

  字符(character)：线性访问，数据交换单位是“字符”；

  /dev

  设备文件：关联至设备的驱动程序；设备的访问入口；

   设备号：

    major：主设备号，区分设备类型；用于标明设备所需要的驱动程序；

    minor：次设备号，区分同种类型下的不同的设备；是特定设备的访问入口；

mknod命令：

make block or character special files

设备文件名：ICANN

  主分区和扩展分区的标识：1-4

  逻辑分区：5+

MBR分区表（Disk Partition Table）

MBR缺点：

GPT 使用了 34 个 LBA 区块来纪录分区信息。GPT 除了前面 34 个 LBA 之外，整个磁盘的最后 33 个 LBA 也拿来作为备份。

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