16 Linux-文件系统管理
16.1.1 硬盘的逻辑结构
每个扇区的大小事固定的，为512Byte。扇区也是磁盘的最小存贮单位。
硬盘的大小是使用“磁头数×柱面数×扇区数×每个扇区的大小”这样的公式来计算的，其中
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磁头数（Heads）表示硬盘总共有几个磁头，也可以理解成为硬盘有几个盘面，然后乘以二；
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柱面数（Cylinders）表示硬盘每一面盘片有几条磁道；
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扇区数（Sectors）表示每条磁道上有几个扇区；每个扇区的大小一般是512Byte。
16.1.2 硬盘接口
IDE硬盘接口（Integrated Drive Electronics，并口，即电子集成驱动器）也称作“ATA硬盘”或“PATA硬盘”，是早期机械硬盘的主要接口，ATA133硬盘的理论速度可以达到133MB/s（此速度为理论平均值），IDE硬盘接口
SATA接口（Serial ATA，串口）是速度更高的硬盘标准，具备了更高的传输速度，并具备了更强的纠错能力。目前已经是SATA三代，理论传输速度达到600MB/s（此速度为理论平均值）
SCSI接口（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）广泛应用在服务器上，具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低及支持热插拔等优点，理论传输速度达到320MB/s
16.2 文件系统
16.2.1 Linux文件系统的特性
super block（超级块）：
记录整个文件系统的信息，包括block与inode的总量，已经使用的inode和block的数量，未使用的inode和block的数量，block与inode的大小，文件系统的挂载时间，最近一次的写入时间，最近一次的磁盘检验时间等。
date block（数据块，也称作block）：
用来实际保存数据的（柜子的隔断），block的大小（1KB、2KB或4KB）和数量在格式化后就已经决定，不能改变，除非重新格式化（制作柜子的时候，隔断大小就已经决定，不能更改，除非重新制作柜子）。
每个blcok只能保存一个文件的数据，要是文件数据小于一个block块，那么这个block的剩余空间不能被其他文件是要；要是文件数据大于一个block块，则占用多个block块。
Windows中磁盘碎片整理工具的原理就是把一个文件占用的多个block块尽量整理到一起，这样可以加快读写速度。
inode（i节点，柜子门上的标签）：
用来记录文件的权限（r、w、x），文件的所有者和属组，文件的大小，文件的状态改变时间（ctime），文件的最近一次读取时间（atime），文件的最近一次修改时间（mtime），文件的数据真正保存的block编号。每个文件需要占用一个inode。
16.2.2 Linux常见文件系统
| 文件系统 | 描述 |
|---|---|
| ext | Linux中最早的文件系统，由于在性能和兼容性上具有很多缺陷，现在已经很少使用 |
| ext2 | 是ext文件系统的升级版本，Red Hat Linux 7.2版本以前的系统默认都是ext2文件系统。于1993年发布，支持最大16TB的分区和最大2TB的文件（1TB=1024GB=1024×1024KB） |
| ext3 | 是ext2文件系统的升级版本，最大的区别就是带日志功能，以便在系统突然停止时提高文件系统的可靠性。支持最大16TB的分区和最大2TB的文件 |
| ext4 | 是ext3文件系统的升级版。ext4 在性能、伸缩性和可靠性方面进行了大量改进。ext4的变化可以说是翻天覆地的，比如向下兼容ext3、最大1EB文件系统和16TB文件、无限数量子目录、Extents连续数据块概念、多块分配、延迟分配、持久预分配、快速FSCK、日志校验、无日志模式、在线碎片整理、inode增强、默认启用barrier等。它是CentOS 6.x的默认文件系统 |
| xfs | XFS最早针对IRIX操作系统开发，是一个高性能的日志型文件系统，能够在断电以及操作系统崩溃的情况下保证文件系统数据的一致性。它是一个64位的文件系统，后来进行开源并且移植到了Linux操作系统中，目前CentOS 7.x将XFS+LVM作为默认的文件系统。据官方所称，XFS对于大文件的读写性能较好。 |
| swap | swap是Linux中用于交换分区的文件系统（类似于Windows中的虚拟内存），当内存不够用时，使用交换分区暂时替代内存。一般大小为内存的2倍，但是不要超过2GB。它是Linux的必需分区 |
| NFS | NFS是网络文件系统（Network File System）的缩写，是用来实现不同主机之间文件共享的一种网络服务，本地主机可以通过挂载的方式使用远程共享的资源 |
| iso9660 | 光盘的标准文件系统。Linux要想使用光盘，必须支持iso9660文件系统 |
| fat | Windows下的fat16文件系统，在Linux中识别为fat |
| vfat | Windows下的fat32文件系统，在Linux中识别为vfat。支持最大32GB的分区和最大4GB的文件 |
| NTFS | Windows下的NTFS文件系统，不过Linux默认是不能识别NTFS文件系统的，如果需要识别，则需要重新编译内核才能支持。它比fat32文件系统更加安全，速度更快，支持最大2TB的分区和最大64GB的文件 |
| ufs | Sun公司的操作系统Solaris和SunOS所采用的文件系统 |
| proc | Linux中基于内存的虚拟文件系统，用来管理内存存储目录/proc |
| sysfs | 和proc一样，也是基于内存的虚拟文件系统，用来管理内存存储目录/sysfs |
| tmpfs | 也是一种基于内存的虚拟文件系统，不过也可以使用swap交换分区 |
16.3 常用的硬盘管理命令
16.3.1 df命令
示例：
16.3.2 du命令
示例：
du与df的区别：du是用于统计文件大小的，统计的文件大小是准确的；df是用于统计空间大小的，统计的剩余空是准确的
lsof | grep deleted”查看被删除的文件，然后一个进程一个进程的手工kill也是可以的
16.3.3 fsck文件系统修复命令
16.3.4 dumpe2fs显示磁盘状态
示例：
16.3.5 stat查看文件的详细时间
示例：
16.3.6 判断文件类型
16.4 fdisk命令手工分区流程介绍
16.4.1 查看系统所有硬盘及分区
16.4.2 选择硬盘进行分区
fdisk交互指令说明：
| 命令 | 说明 |
|---|---|
| a | 设置可引导标记 |
| b | 编辑bsd磁盘标签 |
| c | 设置DOS操作系统兼容标记 |
| d | 删除一个分区 |
| l | 显示已知的文件系统类型。82为Linux swap分区，83为Linux分区 |
| m | 显示帮助菜单 |
| n | 新建分区 |
| o | 建立空白DOS分区表 |
| p | 显示分区列表 |
| q | 不保存退出 |
| s | 新建空白SUN磁盘标签 |
| t | 改变一个分区的系统ID |
| u | 改变显示记录单位 |
| v | 验证分区表 |
| w | 保存退出 |
| x | 附加功能（仅专家） |
常见流程：
有时因为系统的分区表正忙，则需要重新启动系统之后才能使新的分区表生效。
16.4.3 强制重读所有分区文
强制重读所有分区文件，重新挂载分区文件内所有分区。这不是分区必须命令，如果没有提示重启，可以不执行，也可以重启系统
如果这个命令不存在请安装parted-2.1-18.el6.i686这个软件包
16.4.4 格式化建立文件系统
mkfs命令非常简单易用，不过是不能调整分区的默认参数的（比如块大小是4096），这些默认参数除非特殊情况，否则不需要调整，如果想要调整就需要使用mke2fs命令进行重新格式化，命令格式如下：
16.4.5 建立挂载点
16.4.6 挂载硬盘分区
16.4.7 查看挂载信息
16.4.8 自动挂载
修改分区自动挂载文件
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第一列： 设备文件名
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第二列 挂载点
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第三列 文件系统
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第四列 挂载选项
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第五列 1 是否可以被备份 0不备份 1 每天备份 2不定期备份
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第六列 2 是否检测磁盘fsck 0不检测 1启动时检测 2启动后检测
也可以使用UUID进行挂载，UUID（硬盘通用唯一识别码，可以理解为硬盘的ID）
这个字段在CentOS 5.5的系统当中是写入分区的卷标名或分区设备文件名的，现在变成了硬盘的UUID。这样做的好处是当硬盘增加了新的分区，或者分区的顺序改变，再或者内核升级后，任然能够保证分区能够正确的加载，而不至于造成启动障碍，可以使用dumpe2fs命令查看到硬盘的uuid
16.4.9 挂载测试
重启服务器或使用 mount -a 重新挂载所有内容，进行测试
16.5 /etc/fstab/文件修复
重启服务器后出现该错误
一般这种情况很有可能是fstab文件编写问题，导致无法正常开机，可以进入应急模式进行恢复后重启，输入root用户的密码
修改/etc/fstab文件
出现这个错误是应为没有写的权限，那么只要把/分区重新挂载下，挂载为读写权限，就可以正常修改
再去修改/etc/fstab文件，修改完成后，即可正常启动
16.6 parted命令分区
Linux系统中有两种常见的分区表MBR分区表（主引导记录分区表）和GPT分区表（GUID分区表），其中：
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MBR分区表：支持的最大分区是2TB（1TB=1024GB）；最多支持4个主分区，或3个主分区1个扩展分区
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GPT分区表：支持最大18EB的分区（1EB=1024PB=1024*1024TB）；最多支持128个分区，其中1个系统保留分区，127个用户自定义分区
16.6.1 parted交互模式
| parted交互命令 | 说 明 |
|---|---|
| check NUMBER | 做一次简单的文件系统检测 |
| cp [FROM-DEVICE] FROM-NUMBER TO-NUMBER | 复制文件系统到另外一个分区 |
| help [COMMAND] | 显示所有的命令帮助 |
| mklabel,mktable LABEL-TYPE | 创建新的磁盘卷标（分区表） |
| mkfs NUMBER FS-TYPE | 在分区上建立文件系统 |
| mkpart PART-TYPE [FS-TYPE] START END | 创建一个分区 |
| mkpartfs PART-TYPE FS-TYPE START END | 创建分区，并建立文件系统 |
| move NUMBER START END | 移动分区 |
| name NUMBER NAME | 给分区命名 |
| print [devices|free|list,all|NUMBER] | 显示分区表，活动设备，空闲空间，所有分区 |
| quit | 退出 |
| rescue START END | 修复丢失的分区 |
| resize NUMBER START END | 修改分区大小 |
| rm NUMBER | 删除分区 |
| select DEVICE | 选择需要编辑的设备 |
| set NUMBER FLAG STATE | 改变分区标记 |
| toggle [NUMBER [FLAG]] | 切换分区表的状态 |
| unit UNIT | 设置默认的单位 |
| Version | 显示版本 |
16.6.2 查看分区
使用print可以查看分区表信息，包括硬盘参数，硬盘大小，扇区大小，分区表类型和分区信息。分区信息总共七列，分别是：
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Number：分区号
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Start：分区起始位置，这里不再像fdisk用柱面表示，而是使用Byte更加直观
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End：分区结束位置
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Size：分区大小
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Type：分区类型
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File system：文件系统类型。我不是说parted不支持ext4文件系统吗？注意，我一直都是说parted不能直接把分区直接格式化成ext4文件系统，但是它是可以识别的。
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标志：Flags，就是分区的标记
16.6.3 修改成GPT分区表
修改了分区表，如果这块硬盘已经有分区了，那么原有分区和分区中的数据都会消失，而且需要重启系统才会生效。
转换分区表的目的是为了支持大于2TB 的分区，如果分区并没有大于2TB，那么这步是可以不执行的。
注意：一定要把/etc/fstab 文件中和原有分区的内容删除掉，才能重启动。要不系统启动就一定会报错的。
16.6.4 建立分区
因为修改过了分区表，所以/dev/sdb 中的所有数据都消失了，所以我们可以重新对这块硬盘分区了。不过建立分区时，默认文件系统就只能建立成ext2 了，命令如下：
现在的print 查看的分区，和第一次查看MBR 分区表的分区时有些不一样了，少了Type 这个字段，也就是分区类型的字段，多了Name 分区名字段。
分区类型是标识主分区、扩展分区和逻辑分区的，不过这种标识只在MBR 分区表中使用，我们现在已经变成了GPT 分区表了，所以就不再有Type 类型了。也就说折磨我们很久的主分区、扩展分区和逻辑分区的概念不再有用了。
16.6.5 建立文件系统
分区分完了，还需要进行格式化。
16.6.6 调整分区大小
parted 命令还有一大优势，就是可以调整分区的大小（windows 中也可以实现，不过要不需要转换成动态磁盘，要不需要依赖第三方工具，如硬盘分区魔术师）。起始Linux 中LVM 和RAID 是可以支持分区调整的，不过这两种方法也可以看成是动态磁盘方法，我们在下一个章节中介绍。使用parted命令调整分区要更加简单。
注意：parted 调整已经挂载使用的分区时，是不会影响分区中的数据的，也就是说数据不会丢失。但是一定要先卸载分区，再调整分区大小，否则数据是会出现问题的。还有要调整大小的分区必须已经建立了文件系统（格式化），否则会报错
16.6.7 删除分区
还有件事要注意，parted中所有的操作都是立即生效，没有保存生效的概念。这点和fdisk交互命令明显不同，所以所做的所有操作大家要倍加小心。
那么到底使用fdisk进行分区？还是parted命令呢？这个完全看个人习惯，我们更加习惯fdisk命令。
16.7 分配swap分区
16.7.1 分区，并修改为swap分区ID
16.7.2 格式化
16.7.3 激活交换空间
16.7.4 开机自动挂载
加入新swap分区的相关内容，可以使用UUID来进行自动挂载
