《Linux操作系統(tǒng)》03Linux磁盤與文件系統(tǒng)

三目項Linux磁盤與文件系統(tǒng)企業(yè)級卓越人才培養(yǎng)方案（信息類專業(yè)集群）學習目標了解磁盤的基本知識；熟悉外部存儲的掛載；掌握對Linux系統(tǒng)添加磁盤的相關操作；具有對Linux系統(tǒng)磁盤管理的能力。磁盤磁盤簡介磁盤是計算機中的重要組成部件之一，通常磁盤是指計算機中的硬盤，其主要作用是用來存儲計算機中的數(shù)據(jù)。最早的磁盤是IBM（國際商用機器公司）公司的IBM305RAMAC，其體積相當于兩個電冰箱的體積，而存儲容量卻只有5MB，如圖3-2所示。磁盤基本參數(shù)磁盤簡介（1）容量容量是硬盤最主要的參數(shù)，也是人們對硬盤性能最為直觀的感受?，F(xiàn)代硬盤容量通常是以GB字節(jié)進行計算的，最為常見的是500GB和1TB（1024GB）的硬盤。通常情況下，在選購硬盤時，如果選擇500GB的硬盤，使用容量要比500GB小，因為硬盤的生產(chǎn)廠商是按照1MB=1000KB計算生產(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)速往往可以用來分別硬盤的檔次。轉(zhuǎn)速越高的硬盤，價格也往往越高。轉(zhuǎn)速直接影響到硬盤對文件的傳輸速率。通常臺式機的硬盤轉(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)速所帶來的負面作用是溫度升高、電機磨損和工作噪音。（3）傳輸速率傳輸速率是指硬盤的對數(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)磁盤相關命令lsblk--help用法:lsblk[選項...]<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”命令查看其說明，格式如下所示。選項說明為空以樹狀列出所有塊設備-d僅列出磁盤本身，并不會列出該磁盤的分區(qū)數(shù)據(jù)-f同時列出該磁盤內(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數(shù)據(jù)密碼管理的常用選項文件系統(tǒng)簡介隨著計算機使用的時間越來越長，存儲到磁盤上的文件也越來越多，當各種類型的信息存儲在一起時，就會導致查找文件和獲取文件變得十分麻煩，為了解決這種問題，產(chǎn)生了文件系統(tǒng)。文件系統(tǒng)是存儲和組織計算機數(shù)據(jù)的一種方式。文件系統(tǒng)的功能是確定存儲設備或系統(tǒng)硬盤分區(qū)中文件的組織方法和數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)。簡而言之，文件系統(tǒng)用于確定如何在存儲設備上組織文件。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，當時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)

隨著計算機技術的發(fā)展，單個文件越來越大，對于單個文件4GB的約束，已經(jīng)難于滿足用戶對文件系統(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，最大支持單個文件2TB的大小，即使面對最為嚴苛的數(shù)據(jù)存儲，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盤插入計算機后，如果要對其進行分區(qū)，會出現(xiàn)另外一個文件系統(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），而設計的文件系統(tǒng)。該文件系統(tǒng)常用于U盤等閃存設備，對于磁盤該文件系統(tǒng)并不適用。（4）EXT文件系統(tǒng)

EXT（全稱為Extendedfilesystem，意為擴充文件系統(tǒng)）是Linux系統(tǒng)的第一個文件系統(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Linux系統(tǒng)中最常見的文件系統(tǒng)，被廣泛的應用在各種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，如果發(fā)生死機的狀況時，有序XFS開啟了日志文件功能，所以磁盤上的文件不會因為計算機意外“死機”遭到破壞，并且無論數(shù)據(jù)量的大小，XFS文件系統(tǒng)都可以根據(jù)日志文件在短時內(nèi)恢復數(shù)據(jù)內(nèi)容。（2）傳輸特性

分配存儲空間塊XFS的另一個特性，對于Linux系統(tǒng)上的各種文件系統(tǒng)對比，XFS文件系統(tǒng)性能最為出眾。（3）可擴展性

XFS是一個64位的文件系統(tǒng)，可以支持上百萬TB字節(jié)存儲空間。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吞吐量最高可以達到7GB每秒。對單個文件的吞吐量可達到4GB每秒。文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)工作原理文件系統(tǒng)的運行和操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有關。操作系統(tǒng)之中除了文件的實際數(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)會將文件實際內(nèi)容和文件屬性分別存儲在不同的位置，權(quán)限與屬性存儲到inode中，實際數(shù)據(jù)則被放置到datablock區(qū)塊中。除這兩種之外，還有一種超級區(qū)塊（superblock）的存在，超級區(qū)塊會記錄整個文件系統(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)的格式與相關信息inode記錄文件的屬性，一個文件占用一個inode，同時記錄此文件的數(shù)據(jù)所在的block號碼block實際記錄文件的內(nèi)容，若文件太大時，會占用多個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”命令查看其說明，格式如下所示。df--help用法：df[選項]<目錄或文件名>文件查看命令常用選項選項說明為空默認會將系統(tǒng)內(nèi)所有的都以1Kbytes的容量來列出來-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”，但是計算式，1K=1000，而不是1K=1024-T以M-1000K取代M=1024K的進位方式-i不用磁盤容量，而以inode的數(shù)量來顯示文件系統(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命令為“du”，“du”命令是針對文件夾的命令?？梢杂谩癲u--help”命令查看其說明，格式如下所示。文件查看命令常用選項。du–help用法：du[選項]<目錄或文件名>選項說明為空列出系統(tǒng)所有文件夾，并且顯示其個數(shù)-a列出所有的文件與目錄容量，因為默認僅統(tǒng)計目錄底下的文件量-h以較易讀的容量格式（G/M）顯示-s列出總量，而不分別列出每個的目錄占用容量-S不包括子目錄下的總計，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)表是整個硬盤的架構(gòu)。硬盤分區(qū)表就像是分區(qū)的標識，而操作系統(tǒng)是通過硬盤分區(qū)表將硬盤分為若干個區(qū)域。如果磁盤分區(qū)表被損壞，將會導致某個分區(qū)消失或者是硬盤無法使用。常見的分區(qū)方案有兩種：MBR分區(qū)表和GPT分區(qū)表。MBR全稱是主引導記錄，MBR最早在1983年就已經(jīng)提出。由于其存在于驅(qū)動器的開始部分的一個特殊啟動扇區(qū)內(nèi)，所以被稱為“主引導記錄”，在第一個扇區(qū)內(nèi)，包含了已經(jīng)安裝的操作系統(tǒng)的啟動器和邏輯分區(qū)信息。MBR分區(qū)有兩個特點：無法處理大于2.2TB容量的分區(qū)和支持最多四個主分區(qū)（如果想要創(chuàng)建更多的分區(qū)，必須創(chuàng)建一個“擴展分區(qū)”，并在擴展分區(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)。磁盤格式化非常簡單。mkfs[選項]磁盤名稱“mkfs”選項和使用方式選項參數(shù)附加值說明.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默認格式為xfs-V

顯示詳細模式-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][掛載設備][目標文件名]“mount”選項選項說明-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mount的動作產(chǎn)生一個行程負責執(zhí)行?？梢约涌鞉燧d的動作-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，但其擁有靈活的設備管理方式。邏輯卷的創(chuàng)建過程：從安裝硬件設備開始，硬件設備被創(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）。外部存儲設備外部存儲設備掛載掛載外部設備的命令格式如下所示。mount-ttypedevicedir對于掛載命令的參數(shù)說明（需要注意的是