《Linux操作系統(tǒng)》03Linux磁盤與文件系統(tǒng)

三目項(xiàng)Linux磁盤與文件系統(tǒng)企業(yè)級(jí)卓越人才培養(yǎng)方案（信息類專業(yè)集群）學(xué)習(xí)目標(biāo)了解磁盤的基本知識(shí)；熟悉外部存儲(chǔ)的掛載；掌握對(duì)Linux系統(tǒng)添加磁盤的相關(guān)操作；具有對(duì)Linux系統(tǒng)磁盤管理的能力。磁盤磁盤簡(jiǎn)介磁盤是計(jì)算機(jī)中的重要組成部件之一，通常磁盤是指計(jì)算機(jī)中的硬盤，其主要作用是用來(lái)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)。最早的磁盤是IBM（國(guó)際商用機(jī)器公司）公司的IBM305RAMAC，其體積相當(dāng)于兩個(gè)電冰箱的體積，而存儲(chǔ)容量卻只有5MB，如圖3-2所示。磁盤基本參數(shù)磁盤簡(jiǎn)介（1）容量容量是硬盤最主要的參數(shù)，也是人們對(duì)硬盤性能最為直觀的感受。現(xiàn)代硬盤容量通常是以GB字節(jié)進(jìn)行計(jì)算的，最為常見的是500GB和1TB（1024GB）的硬盤。通常情況下，在選購(gòu)硬盤時(shí)，如果選擇500GB的硬盤，使用容量要比500GB小，因?yàn)橛脖P的生產(chǎn)廠商是按照1MB=1000KB計(jì)算生產(chǎn)的（2）轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速是指硬盤內(nèi)主軸的旋轉(zhuǎn)速度，也是就硬盤盤片在一分鐘內(nèi)能完成最大的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速往往可以用來(lái)分別硬盤的檔次。轉(zhuǎn)速越高的硬盤，價(jià)格也往往越高。轉(zhuǎn)速直接影響到硬盤對(duì)文件的傳輸速率。通常臺(tái)式機(jī)的硬盤轉(zhuǎn)速以5400rpm和7200rpm為主，而筆記本的硬盤往往以4200rmp和5400rpm為主。轉(zhuǎn)速越高的硬盤讀寫速度越快，但高轉(zhuǎn)速所帶來(lái)的負(fù)面作用是溫度升高、電機(jī)磨損和工作噪音。（3）傳輸速率傳輸速率是指硬盤的對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸速度，單位是MB/S（兆字節(jié)每秒）。（4）緩存緩存是硬盤控制器上的一塊內(nèi)存芯片，具有極快的存取速度，是硬盤與外部接口之間的緩沖器。磁盤基本參數(shù)磁盤相關(guān)命令lsblk--help用法:lsblk[選項(xiàng)...]<磁盤名稱>（1）磁盤查看命令磁盤查看命令為“l(fā)sblk”，可使用“l(fā)sblk--help”命令查看其說(shuō)明，格式如下所示。選項(xiàng)說(shuō)明為空以樹狀列出所有塊設(shè)備-d僅列出磁盤本身，并不會(huì)列出該磁盤的分區(qū)數(shù)據(jù)-f同時(shí)列出該磁盤內(nèi)的文件系統(tǒng)名稱-i使用ASCII的線段輸出-m同時(shí)輸出該裝置在/dev底下的權(quán)限數(shù)據(jù)-p列出該裝置的完整文件名-t列出該磁盤裝置的詳細(xì)數(shù)據(jù)密碼管理的常用選項(xiàng)文件系統(tǒng)簡(jiǎn)介隨著計(jì)算機(jī)使用的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，存儲(chǔ)到磁盤上的文件也越來(lái)越多，當(dāng)各種類型的信息存儲(chǔ)在一起時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致查找文件和獲取文件變得十分麻煩，為了解決這種問(wèn)題，產(chǎn)生了文件系統(tǒng)。文件系統(tǒng)是存儲(chǔ)和組織計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的一種方式。文件系統(tǒng)的功能是確定存儲(chǔ)設(shè)備或系統(tǒng)硬盤分區(qū)中文件的組織方法和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)而言之，文件系統(tǒng)用于確定如何在存儲(chǔ)設(shè)備上組織文件。文件系統(tǒng)常見文件系統(tǒng)的格式（1）FAT文件系統(tǒng)

FAT文件系統(tǒng)是Microsoft

（微軟）公司在其操作系統(tǒng)上使用的一種文件系統(tǒng)格式。FAT并不是指單單一種文件系統(tǒng)模式，而是微軟FAT文件系統(tǒng)系列的統(tǒng)稱。該文件系統(tǒng)最早出現(xiàn)在1982年的MS-DOS系統(tǒng)中，當(dāng)時(shí)FAT文件系統(tǒng)名為FAT16，全稱為文件分配表系統(tǒng)。（2）NTFS文件系統(tǒng)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單個(gè)文件越來(lái)越大，對(duì)于單個(gè)文件4GB的約束，已經(jīng)難于滿足用戶對(duì)文件系統(tǒng)的需求。自1993年至今NTFS文件系統(tǒng)已經(jīng)變得越發(fā)成熟，它突破了老式的FAT文件系統(tǒng)的束縛，最大支持單個(gè)文件2TB的大小，即使面對(duì)最為嚴(yán)苛的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以現(xiàn)在的數(shù)據(jù)大小，NTFS也可以勝任。文件系統(tǒng)常見文件系統(tǒng)的格式（3）exFAT文件系統(tǒng)

在U盤插入計(jì)算機(jī)后，如果要對(duì)其進(jìn)行分區(qū)，會(huì)出現(xiàn)另外一個(gè)文件系統(tǒng)exFAT，它是由于FAT32文件系統(tǒng)等不支持4G及其更大的文件而被推出。exFAT是微軟為閃存（常見的SD卡就為閃存的一種），而設(shè)計(jì)的文件系統(tǒng)。該文件系統(tǒng)常用于U盤等閃存設(shè)備，對(duì)于磁盤該文件系統(tǒng)并不適用。（4）EXT文件系統(tǒng)

EXT（全稱為Extendedfilesystem，意為擴(kuò)充文件系統(tǒng)）是Linux系統(tǒng)的第一個(gè)文件系統(tǒng)。最初版本的EXT文件系統(tǒng)于1992年發(fā)表，如今EXT的最新版本為EXT4。EXT作為L(zhǎng)inux系統(tǒng)中最常見的文件系統(tǒng)，被廣泛的應(yīng)用在各種Linux發(fā)行版之上，例如：CentOS5.X、CentOS6.X版本，都支持EXT文件系統(tǒng)。而EXT文件系統(tǒng)雖然被使用廣泛，但是依然有其自己的弊端：格式化較慢。因此在Centos7.x系統(tǒng)開始文件系統(tǒng)已經(jīng)由Ext4，轉(zhuǎn)變?yōu)榱薠FS。文件系統(tǒng)XFS文件系統(tǒng)（1）數(shù)據(jù)完整性使用XFS作為文件系統(tǒng)時(shí)，如果發(fā)生死機(jī)的狀況時(shí)，有序XFS開啟了日志文件功能，所以磁盤上的文件不會(huì)因?yàn)橛?jì)算機(jī)意外“死機(jī)”遭到破壞，并且無(wú)論數(shù)據(jù)量的大小，XFS文件系統(tǒng)都可以根據(jù)日志文件在短時(shí)內(nèi)恢復(fù)數(shù)據(jù)內(nèi)容。（2）傳輸特性

分配存儲(chǔ)空間塊XFS的另一個(gè)特性，對(duì)于Linux系統(tǒng)上的各種文件系統(tǒng)對(duì)比，XFS文件系統(tǒng)性能最為出眾。（3）可擴(kuò)展性

XFS是一個(gè)64位的文件系統(tǒng)，可以支持上百萬(wàn)TB字節(jié)存儲(chǔ)空間。最大支持文件的大小為9EB，最大的系統(tǒng)文件尺寸為18EB。（4）傳輸帶寬XFS吞吐量最高可以達(dá)到7GB每秒。對(duì)單個(gè)文件的吞吐量可達(dá)到4GB每秒。文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)工作原理文件系統(tǒng)的運(yùn)行和操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有關(guān)。操作系統(tǒng)之中除了文件的實(shí)際數(shù)據(jù)之外，文件還有很多的屬性，例如Linux系統(tǒng)中分為文件權(quán)限和文件屬性。文件系統(tǒng)會(huì)將文件實(shí)際內(nèi)容和文件屬性分別存儲(chǔ)在不同的位置，權(quán)限與屬性存儲(chǔ)到inode中，實(shí)際數(shù)據(jù)則被放置到datablock區(qū)塊中。除這兩種之外，還有一種超級(jí)區(qū)塊（superblock）的存在，超級(jí)區(qū)塊會(huì)記錄整個(gè)文件系統(tǒng)的整體內(nèi)容，其中包括了inode與block總量、剩余量、使用量。名稱說(shuō)明superblock記錄文件系統(tǒng)的整體信息包括inode和block的總量、剩余量和使用量，以及文件系統(tǒng)的格式與相關(guān)信息inode記錄文件的屬性，一個(gè)文件占用一個(gè)inode，同時(shí)記錄此文件的數(shù)據(jù)所在的block號(hào)碼block實(shí)際記錄文件的內(nèi)容，若文件太大時(shí)，會(huì)占用多個(gè)block文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)常用命令（1）“df”命令

查看文件系統(tǒng)整體磁盤使用量的命令為“df”，可以用“df--help”命令查看其說(shuō)明，格式如下所示。df--help用法：df[選項(xiàng)]<目錄或文件名>文件查看命令常用選項(xiàng)選項(xiàng)說(shuō)明為空默認(rèn)會(huì)將系統(tǒng)內(nèi)所有的都以1Kbytes的容量來(lái)列出來(lái)-a推算目錄所占容量-k列出所有的文件系統(tǒng)，包括系統(tǒng)特有的/proc等文件系統(tǒng)-m區(qū)塊為1048576字節(jié)-h以人們較易閱讀的Gbvtes，Mbytes，KBytes等格式自行顯示-H等于“-h”，但是計(jì)算式，1K=1000，而不是1K=1024-T以M-1000K取代M=1024K的進(jìn)位方式-i不用磁盤容量，而以inode的數(shù)量來(lái)顯示文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)常用命令（2）“du”命令

查看文件系統(tǒng)整體磁盤使用量的另一個(gè)命令為“du”，“du”命令是針對(duì)文件夾的命令。可以用“du--help”命令查看其說(shuō)明，格式如下所示。文件查看命令常用選項(xiàng)。du–help用法：du[選項(xiàng)]<目錄或文件名>選項(xiàng)說(shuō)明為空列出系統(tǒng)所有文件夾，并且顯示其個(gè)數(shù)-a列出所有的文件與目錄容量，因?yàn)槟J(rèn)僅統(tǒng)計(jì)目錄底下的文件量-h以較易讀的容量格式（G/M）顯示-s列出總量，而不分別列出每個(gè)的目錄占用容量-S不包括子目錄下的總計(jì)，與-s有差別-k以KBytes列出容量顯示-m以MBytes列出容量顯示磁盤管理磁盤分區(qū)磁盤分區(qū)表磁盤分區(qū)表又稱為硬盤分區(qū)表，硬盤分區(qū)表是整個(gè)硬盤的架構(gòu)。硬盤分區(qū)表就像是分區(qū)的標(biāo)識(shí)，而操作系統(tǒng)是通過(guò)硬盤分區(qū)表將硬盤分為若干個(gè)區(qū)域。如果磁盤分區(qū)表被損壞，將會(huì)導(dǎo)致某個(gè)分區(qū)消失或者是硬盤無(wú)法使用。常見的分區(qū)方案有兩種：MBR分區(qū)表和GPT分區(qū)表。MBR全稱是主引導(dǎo)記錄，MBR最早在1983年就已經(jīng)提出。由于其存在于驅(qū)動(dòng)器的開始部分的一個(gè)特殊啟動(dòng)扇區(qū)內(nèi)，所以被稱為“主引導(dǎo)記錄”，在第一個(gè)扇區(qū)內(nèi)，包含了已經(jīng)安裝的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)器和邏輯分區(qū)信息。MBR分區(qū)有兩個(gè)特點(diǎn)：無(wú)法處理大于2.2TB容量的分區(qū)和支持最多四個(gè)主分區(qū)（如果想要?jiǎng)?chuàng)建更多的分區(qū)，必須創(chuàng)建一個(gè)“擴(kuò)展分區(qū)”，并在擴(kuò)展分區(qū)內(nèi)創(chuàng)建邏輯分區(qū)）。磁盤管理磁盤格式化在系統(tǒng)分區(qū)后，進(jìn)行格式化，硬盤才可以使用。而格式化就是安裝文件系統(tǒng)。磁盤格式化非常簡(jiǎn)單。mkfs[選項(xiàng)]磁盤名稱“mkfs”選項(xiàng)和使用方式選項(xiàng)參數(shù)附加值說(shuō)明.文件系統(tǒng)類型xfsext4ext3格式化磁盤并將文件系統(tǒng)改為指定參數(shù)。CentOS7默認(rèn)格式為xfs-V

顯示詳細(xì)模式-txfsext4ext3格式化磁盤并將文件系統(tǒng)改為指定參數(shù)的附加值-c

可以檢查是否有壞軌block

給定block的大小磁盤管理磁盤掛載（1）磁盤掛載命令磁盤掛載需要使用“mount”命令，輸入“mount--help”命令可以查看“mount”命令的幫助，“mount”命令格式如下所示。mount[選項(xiàng)][掛載設(shè)備][目標(biāo)文件名]“mount”選項(xiàng)選項(xiàng)說(shuō)明-V顯示程序版本-h顯示幫助信息-a將/etc/fstab中定義的所有檔案系統(tǒng)掛上-F通常和-a一起使用,為每一個(gè)mount的動(dòng)作產(chǎn)生一個(gè)行程負(fù)責(zé)執(zhí)行?？梢约涌鞉燧d的動(dòng)作-t[類型]指定檔案系統(tǒng)的型態(tài)，通常不必指定-oro使用只讀模式掛載-orw使用可讀寫模式掛載-L將含有特定標(biāo)簽的硬盤分割掛載磁盤管理邏輯卷邏輯卷全稱為邏輯卷分區(qū)。在為磁盤分區(qū)之后，基本磁盤分區(qū)不能隨意擴(kuò)展，如果想要將磁盤分為更多的區(qū)域，只能采用邏輯分區(qū)的方法。邏輯分區(qū)讀寫速率低于普通磁盤，但其擁有靈活的設(shè)備管理方式。邏輯卷的創(chuàng)建過(guò)程：從安裝硬件設(shè)備開始，硬件設(shè)備被創(chuàng)建成物理卷（PV），在物理卷上較為分散的各物理卷的存儲(chǔ)空間組成卷組（VG），最后在卷組上可以分割不同的邏輯卷（LV）。外部存儲(chǔ)設(shè)備外部存儲(chǔ)設(shè)備掛載掛載外部設(shè)備的命令格式如下所示。mount-ttypedevicedir對(duì)于掛載命令的參數(shù)說(shuō)明（需要注意的是