Linux文件系统

文件系统理论

• windows：FAT16, NTFS…
• Linux最广泛：ext2，三部分：
  • inode：记录文件的属性、权限、在分区中放置的数据区块、atime(最近读取时间)、mtime(最近修改时间)；每个inode大小有限128B，所以支持的最多数据区块有限，比如1K大小的数据区块因Inode限制，仅能最大支持16GB的文件
  • 数据区块：存放文件内容，一个文件可以占用很多个数据区块。数据区块可以支持1K, 2K, 4K三种，越大的数据区块支持越大的总容量，比如4K支持16TB大小的分区
  • 超级区块：记录此文件系统（格式化为ext2的分区）的整体信息，比如inode的数量，数据区块使用量、数据区块大小(1K, 2K, 4K)，文件系统挂载时间等
  • 由于ext2是这样索引式的文件系统，不需要碎片整理
  • 当文件系统很大时，ext2会自动分为区块群组，每个群组都会由inode，数据区块，超级区块。这时候会多一个文件系统描述(File System Description)来描述区块群 组。
  • 通常还有区块对照表和inode对照表记录使用和未使用的区块/inode
  • 元数据指超级区块、区块对照表和inode对照表，因为每次增删改都需要修改这三个部分
• Linux目前趋势：xfs
  • 日志式文件系统
  • 格式化更快（不用预先规划出inode，区块），对高性能大磁盘和大文件支持好，对快速恢复支持好（有日志）。
  • 三个部分：
    • data section，类似ext2的inode，数据区块，超级区块
    • log section，日志区，记录文件系统的变化
    • realtime section，建立文件时，先在这里建立，再移入data section
• Linux文件系统与Linux目录系统的联系：
  • 一个目录至少分配一个inode和一个数据区块，inode记录目录权限，数据区块记录在本目录下文件的inode。
  • 一个文件就是一个inode和对应的数据区块。
  • 使用ls -i查看文件对应的inode
• Linux文件系统的运行
  • 用户访问文件
  • 从硬盘中读出文件到内存中，内存数据为【Clean】
  • 用户在内存中查看和修改文件，若有修改，内存数据为【Dirty】
  • 不定时写回硬盘，或手动调用sync命令写回硬盘，或关机命令隐含了写回硬盘的指令
  • 若中途断电，导致Dirty数据没有写回，会导致发生磁盘校验甚至文件系统损坏

文件系统操作

管理分区

分区操作都可以由GNU parted工具完成，包括创建分区，删除分区。分区创建后应该进行格式化才能使用。

$ parted /dev/sda1 #对sda1这块磁盘运行parted工具

格式化

格式化意思是将某种文件系统应用于存储设备中。

$ mkfs /dev/sda1 #make filesystem按照默认格式化(不同发行版有区别

内存交换（swap）分区

内存交换分区是用作Swap操作的硬盘分区，Swap分区是一片用来创建虚拟内存分区的磁盘分区，当内存不足时，将会使用硬盘中的虚拟内存，以防止内存溢出。

一般来说，在安装Linux时，一定要建立的内存分区，一个是根目录，一个就是内存交换分区。

操作：

• 先用parted工具创建一个分区，和其他分区一样。例如我们创建了/dev/sda2这个分区

  $ sudo mkswap /dev/sda2 # 以Swap格式将分区格式化
  $ sudo swapon /dev/sda2 # 启动swap分区
  $ sudo swapoff /dev/sda2 # 关闭Swap分区
  

软硬链接

• 软链接-类似Windows的快捷方式，链接文件仅仅是访问方式，当真实文件被删除了，链接就失效了。
• 硬链接-一个文件，其inode指向原文件，当所有的硬链接被删除了，真实的数据文件才会被删除，更加安全。但不能对跨文件系统的文件建立硬链接，因为要用inode关联；也不能对目录建立硬链接。

$ ln -s data data2 #link 链接，-s表示软连接

挂载

挂载，指将一块存储设备（硬盘、U盘等）映射到Linux的指定目录，对该目录的操作即是对磁盘的读写。被挂在的设备应该已经被格式化为Linux支持的文件系统

$ sudo mount /dev/sda1 /media/disk1 #将磁盘sda1挂载到/media/disk1目录
$ sudo unmount /dev/sda1 #卸载磁盘

可以修改文件设置开机自动挂载：/etc/fstab

文件系统的其他操作

$ df -ih  #d file system查看磁盘容量 -i 以inode表示 -h 以G, M, K单位自动匹配大小，容易阅读
$ du data #d usage 查看单个文件大小
$ lsblk	#ls block 显示硬盘容量