Linux文件系统与磁盘管理

Linux文件系统与磁盘管理

有哪些文件系统：

FAT：微软在Dos/Windows系列操作系统中共使用的一种文件系统的总称。   
    exFAT(Extended File Allocation Table File System，扩展FAT，即扩展文件分配表):是扩展文件分配表主界

面 Microsoft在Windows
    Embeded 5.0以上（包括Windows CE 5.0、6.0、Windows Mobile5、6、6.1）中引入的一种适合于闪存的

文件系统，为了解决FAT32等不支持4G及其更大的文件而推出。

对于闪存，NTFS文件系统不适合使用，exFAT更为适用。
  
    NTFS(New Technology File System)：是 WindowsNT 环境的文件系统。
   
    CDFS：大部分的光盘的文件系统，只有小部分光盘使用其他文件系统。这些文件系统只能在CD-R或CD-RW

上读取。
   
    RAW：没有被NT文件系统（FAT或NTFS）格式化的磁盘分区

Ext(Extended file system)：是为linux核心所做的第一个文件系统。采用Unix文件系统（UFS）的元数据结

构，以克服MINIX文件系统性能不佳的问题。它是在linux上，第一个利用虚拟文件系统实现出的文件系统，

在linux核心0.96c版中首次加入支持。
        Ext2：GNU/Linux 系统中标准的文件系统，其特点为存取文件的性能极好，对于中小型的文件更显示出

优势，这主要得利于其簇快取层的优良设计。
        Ext3：一种日志式文件系统，是对ext2系统的扩展，它兼容ext2。日志式文件系统的优越性在于：由于

文件系统都有快取层参与运作，如不使用时必须将文件系统卸下，以便将快取层的资料写回磁盘中。因

此每当系统要关机时，必须将其所有的文件系统全部shutdown后才能进行关机。如果在文件系统尚未

shutdown前就关机 （如停电） 时，下次重开机后会造成文件系统的资料不一致，故这时必须做文件系

统的重整工作，将不一致与错误的地方修复。然而，此一重整的工作是相当耗时的，特别是容量大的文

件系统，而且也不能百分之百保证所有的资料都不会流失。为了克服此问题，使用所谓‘日志式文件系统

(Journal File System) ’。此类文件系统最大的特色是，它会将整个磁盘的写入动作完整记录在磁盘的某

个区域上，以便有需要时可以回溯追踪。由于详细纪录了每个细节，故当在某个过程中被中断时，系统

可以根据这些记录直接回溯并重整被中断的部分，而不必花时间去检查其他的部分，故重整的工作速度

相当快，几乎不需要花时间。
        Ext4：Ext3 的改进版，修改了 Ext3 中部分重要的数据结构，而不仅仅像 Ext3 对 Ext2 那样，只是增加

了一个日志功能而已。Ext4 可以提供更佳的性能和可靠性，还有更为丰富的功能       
   
    Btrfs：它被称为是下一代 Linux 文件系统。据说它采用了很多先进的文件系统设计，不仅解决了 ext2/3 的扩

展性问题，还让人们看到了下一代文件系统所具有的许多其他特性。
   
    ZFS：源自于Sun Microsystems为Solaris操作系统开发的文件系统。ZFS是一个具有高存储容量、文件系统

与卷管理概念整合、崭新的磁盘逻辑结构的轻量级文件系统，同时也是一个便捷的存储池管理系统。
   
    ReiserFS：一种文件系统格式，作者是Hans Reiser及其团队Namesys，1997年7月23日他将ReiserFS文件

系统在互联网上公布。
   
    JFS(JOURNAL FILE SYSTEM)：一种字节级日志文件系统，借鉴了数据库保护系统的技术，以日志的形式

记录文件的变化。JFS通过记录文件结构而不是数据本身的变化来保证数据的完整性。这种方式可以确保在

任何时刻都能维护数据的可访问性。
   
    VMFS(VMware Virtual Machine File System) ：一种高性能的群集文件系统.
   
    XFS： Silicon Graphics，Inc. 于 90 年代初开发的文件系统。它至今仍作为 SGI 基于 IRIX 的产品（从工作

站到 超级计算机）的底层文件系统来使用。现在，XFS 也可以用于 Linux。
   
    UFS：基于BSD高速文件系统的传统UNIX文件系统，是Solaris的默认文件系统。默认启用UFS 日志记录功能。
   
    VxFS(VeritasFileSystem)：首个商业日志记录文件系统。通过日志记录功能，元数据更改首先写入到日志，然

后再写入到磁盘。
   
    ReFS(Resilient File System，弹性文件系统)：在Windows 8.1和Server 2012中新引入的一个文件系统。ReFS

是与NTFS大部分兼容的，其主要目的 是为了保持较高的稳定性，可以自动验证数据是否损坏，并尽力恢复数据。

linux文件系统：

　　文件系统指文件存在的物理空间，linux系统中每个分区都是一个文件系统，都有自己的目录层次结构。

linux会将这些分属不同分区的、单独的文件系统按一定的方式形成一个系统的总的目录层次结构。一个

操作系统的运行离不开对文件的操作，因此必然要拥有并维护自己的文件系统。

　　Llinux文件系统使用索引节点来记录文件信息，作用像windows的文件分配表。
  　　索引节点是一个结构，它包含了一个文件的长度、创建及修改时间、权限、所属关系、磁盘中的位置

等信息。一个文件系统维护了一个索引节点的数组，每个文件或目录都与索引节点数组中的唯一一个

元素对应。系统给每个索引节点分配了一个号码，也就是该节点在数组中的索引号，称为索引节点号。

linux文件系统将文件索引节点号和文件名同时保存在目录中。所以，目录只是将文件的名称和它的索引节

点号结合在一起的一张表，目录中每一对文件名称和索引节点号称为一个连接。

　　对于一个文件来说有唯一的索引节点号与之对应，对于一个索引节点号，却可以有多个文件名与之对

应。因此，在磁盘上的同一个文件可以通过不同的路径去访问它。

　　可以用ln命令对一个已经存在的文件再建立一个新的连接，而不复制文件的内容。

连接有软连接和硬连接之分，软连接又叫符号连接。

  它们各自的特点是：
  　　硬连接：原文件名和连接文件名都指向相同的物理地址。

目录不能有硬连接；硬连接不能跨越文件系统（不能跨越不同的分区）
         文件在磁盘中只有一个拷贝，节省硬盘空间；

　　由于删除文件要在同一个索引节点属于唯一的连接时才能成功，因此可以防止不必要的误删除。

　　符号连接：用ln -s命令建立文件的符号连接符号连接是linux特殊文件的一种，作为一个文件，它的数据

是它所连接

的文件的路径名。类似windows下的快捷方式。

　　可以删除原有的文件而保存连接文件，没有防止误删除功能。   
   
    整个Linux系统都通过虚拟文件系统交换(Virtual FileSystem Switch, VFS)的核心功能去读取文件系统，即整

个Linux认识的文件系统都是VFS在管理，用户并不需要知道每个分区上的文件系统是什么，VFS会主动帮个

用户做读取工作。所以，系统管理员只要设置好各主要文件系统对应的文件系统模块，核心的VFS会主动接

管该文件系统的访问模式。用户在不知道每个文件系统是什么的情况下，就能自由运用系统上的各种文件系

统。

    Linux常见的支持的文件系统有：
        传统文件系统：ext2/minix/MS-DOS/FAT/iso9660
        日志式文件系统：ext3/ReiserFS/Windows的NTFS, IBM的JFS/SGI的XFS
        网络文件系统：NFS/SMBFS
       
    查看支持的文件系统：cat /proc/filesystems
   

磁盘管理相关命令：

du：查看使用空间的，默认显示目录下每个文件的大小，但是与df命令不同的是Linux du命令是对文件和目录磁

盘使用的空间的查看

  选项：

  -a或-all 显示目录中个别文件的大小。
  -b或-bytes 显示目录或文件大小时，以byte为单位。
  -c或--total 除了显示个别目录或文件的大小外，同时也显示所有目录或文件的总和。
  -k或--kilobytes 以KB(1024bytes)为单位输出。
  -m或--megabytes 以MB为单位输出。
  -s或--summarize 仅显示总计，只列出最后加总的值。
  -h或--human-readable 以K，M，G为单位，提高信息的可读性。
  -x或--one-file-xystem 以一开始处理时的文件系统为准，若遇上其它不同的文件系统
  目录   则略过。
  -L<符号链接>或--dereference<符号链接> 显示选项中所指定符号链接的源文件大小。
  -S或--separate-dirs 显示个别目录的大小时，并不含其子目录的大小。
  -X<文件>或--exclude-from=<文件> 在<文件>指定目录或文件。
  --exclude=<目录或文件> 略过指定的目录或文件。
  -D或--dereference-args 显示指定符号链接的源文件大小。
  -H或--si 与-h参数相同，但是K，M，G是以1000为换算单位。
  -l或--count-links 重复计算硬件链接的文 

  df：显示磁盘分区上的可使用的磁盘空间。默认显示单位为KB。可以利用该命令来获取硬盘被占用了多少空间，目

前还剩下多少空间等信息。

  选项：

  -a或--all：包含全部的文件系统；
  --block-size=<区块大小>：以指定的区块大小来显示区块数目；
  -h或--human-readable：以可读性较高的方式来显示信息；
  -H或--si：与-h参数相同，但在计算时是以1000 Bytes为换算单位而非1024 Bytes；
  -i或--inodes：显示inode的信息；
  -k或--kilobytes：指定区块大小为1024字节；
  -l或--local：仅显示本地端的文件系统；
  -m或--megabytes：指定区块大小为1048576字节；
  --no-sync：在取得磁盘使用信息前，不要执行sync指令，此为预设值；
  -P或--portability：使用POSIX的输出格式；
  --sync：在取得磁盘使用信息前，先执行sync指令；
  -t<文件系统类型>或--type=<文件系统类型>：仅显示指定文件系统类型的磁盘信息；
  -T或--print-type：显示文件系统的类型；
  -x<文件系统类型>或--exclude-type=<文件系统类型>：不要显示指定文件系统类型
  的磁盘信息；

  linlin@ubuntu:~/linlin/c_code$ df
  df: /mnt/hgfs: Protocol error
  Filesystem     1K-blocks    Used Available Use% Mounted on
  udev                            % /dev
  tmpfs                        % /run
  /dev/sda1            % /
  tmpfs                         % /dev/shm
  tmpfs                               % /run/lock
  tmpfs                           % /sys/fs/cgroup
  tmpfs                            % /run/user/

其中：

Filesystem：表示该文件系统是在哪个分区，所以列出设备名称
      1k-blocks：表示下面单位是1KB, 可利用-h或-m改变容量
      Used：已使用的硬盘空间
      Available：剩下的磁盘空间大小
      Use%: 磁盘使用率
      Mounted on：磁盘载入的目录所在(载入点)                
   
    在磁盘规划中，每个磁盘最多允许4个主分区，其他分区就放在扩展分区中。
   
    mknod: 创建Linux中的字符设备文件和块设备文件。
        字符设备：按块为单位，随机访问的设备
        块设备：按字符为单位，线性设备
    语法格式：mknod 选项 NAME TYPE 主/次
    选项：
    -Z：设置安全的上下文；
    -m：设置权限模式；
   
    blkid：查询系统的块设备（包括交换分区）所使用的文件系统类型、LABEL、UUID等信息
   
    fdisk：用于观察硬盘实体使用情况，也可对硬盘分区。它采用传统的问答式界面。
    语法格式：fdisk 选项 参数
    选项：
    -b<分区大小>：指定每个分区的大小；
    -l：列出指定的外围设备的分区表状况；
    -s<分区编号>：将指定的分区大小输出到标准输出上，单位为区块；
    -u：搭配"-l"参数列表，会用分区数目取代柱面数目，来表示每个分区的起始地址；
  管理命令：
      p：显示当前磁盘上的分区
      n：创建新分区
          p，主分区
          e，扩展分区
      d：删除分区
      w：保存退出
      q：不保存退出
      t：修改分区类型
      l：显示所支持的所有类型

文件系统管理命令：

   mkfs：创建文件系统，mkfs本身并不执行建立文件系统的工作，而是去调用相关的程序来执行。
         常用选项：
         -t<文件系统类型>：指定要建立何种文件系统；
   
    fsck：检查并修复Linux文件系统
        常用选项：
        -t 文件系统类型：指定文件系统类型
        -a：自动修复

管理ext系列文件系统：

  mke2fs：创建磁盘分区上的“etc2/etc3”文件系统。
        语法格式：mke2fs 选项 参数
        常用选项：

        -j：创建ext3类型文件系统
        -b 块大小：指定块大小，默认为4096
            可取值：
        -L label：指定分区卷标
            可用卷标指定文件系统
        -m NUMBER：指定预留给超级用户的块数百分比
        -i 字节数：指定多少个字节一个iNode，这里给出的数值应该为2^n倍
        -N NUMBER：指定iNode个数
        -F：强制创建文件系统
        -E：用户指定额外的文件系统属性

e2label: 查看或定义卷标
        语法格式：e2label 设备文件 卷标
       
        tune2fs: 调整文件系统的相关属性
        常用选项：

        -j：不损坏原有数据的情况下，将ext2升级为ext3
        -L label：用于设定或修改卷标
        -m NUMBER：调整预留百分比
        -r 数字：指定预留块数
        -o：设定默认挂载选项

      dumpe2fs：显示文件系统信息。
        -h：只显示超级快信息
       
        e2fsck：专用于修复ext类型文件系统
        -f：强制检查
        -p：自动修复