linux磁盘与文件系统-低调大师

linux磁盘与文件系统

2017-11-06 896

一、磁盘物理结构

1. 磁盘：由一个个盘片构成，从盘片的结构上看，图中的一圈圈灰色同心圆为一条条磁道，从圆心向外画直线，可以将磁道划分为若干个弧段，每一个磁道上一个弧段被称为一个扇区，扇区是磁盘的最小组成单元，通常是512字节。

2.

2. 磁盘分区：指定分割区域起始与结束磁柱

3. 磁盘分区是告诉操作系统，磁盘在此分割区域内。例如A磁柱到B磁柱之间的区块，如此一来，操作系统灸能够知道他可以指定区块进行文件读写查询操作。

4. 格式化：因为每种操作系统所设定的文件属性\权限，以及存放数据的格式不同，所以使用硬盘之前需要进行格式化。

二、文件系统

Ext2\Ext3\Ext4的区别
1. 这三个都是文件系统格式
2. Linux kernel自2.6.28开始正式支持新的文件系统Ext4
3. Ext4是Ext3的改进版，修改了Ext3中部分重要的数据结构。
4. Ext3相比于Ext3而言，只是增加了一个日志系统而已。 Ext4可以提供更佳的性能和可靠性，还有更为丰富的功能，更大的文件系统和文件。
5. 较之Ext3所支持的最大16TB文件系统和最大2TB文件， Ext4分别支持1EB（1048576TB 1EB = 1024PB 1PB = 1024TB）的文件系统和16TB的文件。
6. Ext3只支持32000个子目录，而Ext4支持无限数量的子目录。
7. Extents（区段）
  1. Ext3采用间接块映射，当操作大文件时，效率极其低下，比如一个100MB的文件，在Ext3中要建立25600个数据块（每个数据块为4kb）的映射表。在Ext3中，每个物理块都要一个逻辑结构与之相对应。
  2. Ext4引入了Extents的概念。提高效率。每个Extents为一组连续的数据块，理想情况下，上述文件则只需要一个Extent来记录映射挂关系。
8. 多块分配
  1. 当写入数据到Ext3文件系统中时， Ext3的数据块分配器每次只能分配一个4kb的块，写一个100MB的文件就要调用25600次数据块，而Ext4的多块分配器支持一次调用分配多个数据块。
9. 延迟分配
  1. Ext3的数据块分配策略是尽快分配。而Ext4的分配策略是尽可能的延迟分配。知道文件在catch中写完才开始分配数据块写入磁盘。
  2. 如此能优化整个文件的数据块分配，显著提升性能。
10. 快速fsck（文件系统检查）
  1. 老的fsck会很慢，因为他要检查所有的inode
  2. Ext4给每个组的inode表中过他们，而只是去检查那些在用的inode添加了一份未使用的inode的列表，执行fsck就可以跳。
11. 日志校验
  1. 日志是最常用的部分，也极易导致磁盘硬件故障，而从损坏的日志中恢复数据会导致更多的数据损坏。
  2. Ext4的日志校验功能可以很方便的判断日志数据是否损坏，将过去两阶段日志机制合并成一段，提高性能。
  3. 两阶段日志提交：
    1. 文件系统将准备执行的事务的具体内容写入日志
    2. 文件系统进行操作
    3. 操作成功之后，将事务的具体内容从日志中删除。
12. 无日志（Nojournaling）模式
  1. Ext4允许关闭日志，以便某些有特殊需求的用户可以借此进一步提升性能。
13. 在线碎片管理
  1. Ext4支持在线碎片整理，并提供e4defrag工具进行个别文件或整个文件系统的碎片整理。
14. inode相关特性
  1. Ext4支持更大的inode ，较之Ext3默认的inode大小128字节， Ext4为了在inode中容纳更多的扩展特性（如纳秒时间戳或inode版本），默认inode大小为256字节
15. 持久预分配
  1. P2P软件为了保证下载文件有足够的空间存放，常常会预先创建一个与下载文件相同的空文件，以免未来的数小时或数天之内磁盘空间不足导致下载失败。 Ext4在文件系统层面实现了持久预分配并提供相应的API ，比应用软件自己实现更有效率。
swap介绍
1. 使用磁盘存储，内存不够而”溢出”的内容。
2. 当系统的物理内存不够用的时候，就需要将物理内存中的一部分空间释放出来，以供当前运行的程序使用。
3. 最容易成为被释放的对象：一些很长时间没有操作的程序。一些被释放的空间被临时保存在Swap空间中。等到那些被换出的程序要继续运行时，再从Swap中恢复保存的数据到内存中。
4. 一般来说可以按照如下规则设置Swap大小：
  1. 4G的物理内存， SWAP设置为内存的2倍。
  2. 4G-8G的物理内存， SWAP设置为内存相同大小
  3. 8G-64G的物理内存， SWAP设置为8G
  4. 64G-256G的物理内存， SWAP设置为16G
5. 系统什么时候会使用swap？
  1. 实际上并不是等所有的物理内存全部消耗完之后，才去使用swap空间
```
[root@localhost ~]# cat /proc/sys/vm/swappiness
60
默认值是60 。 swappiness = 0时表示最大限度的使用物理内存 ， 然后才是swap空间 ， swappiness = 100 时 表示积极使用swap空间 ， 并且把内存上的数据及时搬运到swap空间
```
  2. 修改swap参数：
    1. 临时性修改
```
[root@localhost ~]#sysctl vm.swappiness = 10
vm.swappiness = 10
[root@localhost ~]# cat /proc/sys/vm/swappiness
10
这里已经做了修改 ， 但是重启系统之后又会变成60 。 
```
    2. 永久修改
```
在/etc/sysctl.conf文件中添加如下参数 ： vm.swappiness = 10
操作：
[root@localhost ~]# vim /etc/sysctl.conf
按i
写入vm.swappiness = 10
按esc
输入wq（保存并退出）回车
```
  3. swap开启与关闭
```
开启
swapon -a
关闭
swapoff -a
```

三、文件系统的操作

挂载点

每个文件系统都有独立的 inode/block/superblock等信息，这个文件系统要能够链接到目录树才能被我们使用。将文件系统和目录树结合的动作称为挂载。
挂载点一定是目录，此目录为文件系统的入口。
mount命令：将设备挂载到某个目录
mount常用参数
1. -t : 指定设备的文件系统类型
  1. Ext4 linux目前常用的文件系统
  2. nfs 网络文件系统
  3. iso9660 CD-ROM光盘标准文件系统
  4. auto 自动检测文件系统
2. -o 指定挂载文件系统时的选项
  1. ro 以只读的方式挂载
  2. rw 以读写方式挂载
umount ：卸载目录或是挂载点

实例：

[outman02@bogon tj]$ df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda2       8.6G  2.5G  5.7G  31% /
tmpfs           491M  228K  491M   1% /dev/shm
/dev/sda1       291M   34M  242M  13% /boot
[outman02@bogon tj]$ lsblk
NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sr0     11:0    1 1024M  0 rom  
sda      8:0    0   10G  0 disk 
├─sda1   8:1    0  300M  0 part /boot
├─sda2   8:2    0  8.7G  0 part /
└─sda3   8:3    0    1G  0 part [SWAP]
[outman02@bogon tj]$ su 
Password: 
[root@bogon tj]# mount /dev/sda1 /tj/udisk
mount: mount point /tj/udisk does not exist
[root@bogon tj]# mount /dev/sda1 outman02/tj/udisk
mount: mount point outman02/tj/udisk does not exist
[root@bogon tj]# ll
total 12
drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Nov  2 06:02 a
drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Nov  2 06:02 b
drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Nov  4 23:53 udisk
[root@bogon tj]# mount /dev/sda1 /udisk
mount: mount point /udisk does not exist
[root@bogon tj]# mount /dev/sda1 udisk
[root@bogon tj]# lsblk
NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sr0     11:0    1 1024M  0 rom  
sda      8:0    0   10G  0 disk 
├─sda1   8:1    0  300M  0 part /boot
├─sda2   8:2    0  8.7G  0 part /
└─sda3   8:3    0    1G  0 part [SWAP]
[root@bogon tj]# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda2       8.6G  2.5G  5.7G  31% /
tmpfs           491M  228K  491M   1% /dev/shm
/dev/sda1       291M   34M  242M  13% /boot
/dev/sda1       291M   34M  242M  13% /home/outman02/tj/udisk

**如果挂载后查看U盘内容出现乱码**
[root@bogon tj]# locale
LANG=en_US.UTF-8
LC_CTYPE="en_US.UTF-8"
LC_NUMERIC="en_US.UTF-8"
LC_TIME="en_US.UTF-8"
LC_COLLATE="en_US.UTF-8"
LC_MONETARY="en_US.UTF-8"
LC_MESSAGES="en_US.UTF-8"
LC_PAPER="en_US.UTF-8"
LC_NAME="en_US.UTF-8"
LC_ADDRESS="en_US.UTF-8"
LC_TELEPHONE="en_US.UTF-8"
LC_MEASUREMENT="en_US.UTF-8"
LC_IDENTIFICATION="en_US.UTF-8"
LC_ALL=
[root@bogon tj]# man mount
[root@bogon tj]# mount -o iocharset=utf-8 /dev/sda1 /home/outman02/tj/udisk

/etc/fstab文件：开机一道的时候自动挂载到Linux的文件系统。

df :列出文件系统整体磁盘使用情况

-a : 列出所有文件系统
-k : 以Bytes对的容量显示文件系统
-m : 以MBytes的容量显示文件系统
-h : GBytes、MBytes、KByte等格式自行显示

-i : 以inode数量显示

[root@bogon tj]# df 
Filesystem     1K-blocks    Used Available Use% Mounted on
/dev/sda2        8985528 2600612   5928468  31% /
tmpfs             502204     228    501976   1% /dev/shm
/dev/sda1         297485   34642    247483  13% /boot
/dev/sda1         297485   34642    247483  13% /home/outman02/tj/udisk
[root@bogon tj]# df -a
Filesystem     1K-blocks    Used Available Use% Mounted on
/dev/sda2        8985528 2600612   5928468  31% /
proc                   0       0         0    - /proc
sysfs                  0       0         0    - /sys
devpts                 0       0         0    - /dev/pts
tmpfs             502204     228    501976   1% /dev/shm
/dev/sda1         297485   34642    247483  13% /boot
none                   0       0         0    - /proc/sys/fs/binfmt_misc
vmware-vmblock         0       0         0    - /var/run/vmblock-fuse
/dev/sda1         297485   34642    247483  13% /home/outman02/tj/udisk
[root@bogon tj]# df -k
Filesystem     1K-blocks    Used Available Use% Mounted on
/dev/sda2        8985528 2600628   5928452  31% /
tmpfs             502204     228    501976   1% /dev/shm
/dev/sda1         297485   34642    247483  13% /boot
/dev/sda1         297485   34642    247483  13% /home/outman02/tj/udisk
[root@bogon tj]# df -m
Filesystem     1M-blocks  Used Available Use% Mounted on
/dev/sda2           8775  2540      5790  31% /
tmpfs                491     1       491   1% /dev/shm
/dev/sda1            291    34       242  13% /boot
/dev/sda1            291    34       242  13% /home/outman02/tj/udisk
[root@bogon tj]#  df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda2       8.6G  2.5G  5.7G  31% /
tmpfs           491M  228K  491M   1% /dev/shm
/dev/sda1       291M   34M  242M  13% /boot
/dev/sda1       291M   34M  242M  13% /home/outman02/tj/udisk

du : 文件系统的磁盘使用量或是目录使用量

-a : 列出所有文件的目录容量
-h : 以人们易读的格式（G/M）显示
-s : 列出总量，而不列出每个个别目录占用容量
-k : 以Bytes列出容量显示

-m : 以MBytes列出容量显示

[root@bogon tj]# du
251 ./udisk/efi/EFI/redhat
24439   .
[root@bogon tj]# du -a
3   ./udisk/grub/splash.xpm.gz
16  ./udisk/grub/reiserfs_stage1_5
2   ./udisk/grub/device.map
1   ./udisk/grub/menu.lst
276 ./udisk/grub
24427   ./udisk
4   ./a
4   ./b
24439   .
[root@bogon tj]# du -h
13K ./udisk/lost+found
276K    ./udisk/grub
24M ./udisk
24M .
[root@bogon tj]# du -s
24439   .
[root@bogon tj]#  du -k
24427   ./udisk
4   ./a
4   ./b
24439   .
[root@bogon tj]# du -m
1   ./udisk/efi/EFI/redhat
1   ./b
24  .

dumpe2fs ：观察文件系统
1. dumpe2fs [options]
  1. -h : 仅列出superblock的数据，不会列出其他区段的内容
```
[root@localhost ~]#dummpe2fs -h /dev/sda1
```

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原文链接：https://www.centoschina.cn/course/intermediate/9159.html

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2017-11-06

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腾讯云软件源

为解决软件依赖安装时官方源访问速度慢的问题，腾讯云为一些软件搭建了缓存服务。您可以通过使用腾讯云软件源站来提升依赖包的安装速度。为了方便用户自由搭建服务架构，目前腾讯云软件源站支持公网访问和内网访问。

Rocky Linux

Rocky Linux（中文名：洛基）是由Gregory Kurtzer于2020年12月发起的企业级Linux发行版，作为CentOS稳定版停止维护后与RHEL（Red Hat Enterprise Linux）完全兼容的开源替代方案，由社区拥有并管理，支持x86_64、aarch64等架构。其通过重新编译RHEL源代码提供长期稳定性，采用模块化包装和SELinux安全架构，默认包含GNOME桌面环境及XFS文件系统，支持十年生命周期更新。