20191209 Linux就该这么学（6）

6. 存储结构与磁盘划分

6.1 一切从“/”开始

Linux 系统中的一切文件都是从“根（/）”目录开始的，并按照文件系统层次化标准（FHS）采用树形结构来存放文件，以及定义了常见目录的用途。

FHS 是根据以往无数 Linux 系统用户和开发者的经验而总结出来的，是用户在 Linux 系统中存储文件时需要遵守的规则，用于指导我们应该把文件保存到什么位置，以及告诉用户应该在何处找到所需的文件。但是， FHS 对于用户来讲只能算是一种道德上的约束。

在 Linux 系统中另外还有一个重要的概念—路径。路径指的是如何定位到某个文件，分为绝对路径与相对路径。绝对路径指的是从根目录（/）开始写起的文件或目录名称，而相对路径则指的是相对于当前路径的写法。

6.2 物理设备的命名规则

系统内核中的 udev 设备管理器会自动把硬件名称规范起来，目的是让用户通过设备文件的名字可以猜出设备大致的属性以及分区信息等；

一台主机上可以有多块硬盘，因此系统采用 a～p 来代表 16 块不同的硬盘（默认从 a 开始分配），而且硬盘的分区编号也很有讲究：

• 主分区或扩展分区的编号从 1 开始，到 4 结束；
• 逻辑分区从编号 5 开始

主分区、扩展分区和逻辑分区的概念

6.3 文件系统与数据资料

Linux系统支持数十种的文件系统，而最常见的文件系统如下所示：

• Ext3 ：是一款日志文件系统，能够在系统异常宕机时避免文件系统资料丢失，并能自动修复数据的不一致与错误。然而，当硬盘容量较大时，所需的修复时间也会很长，而且也不能百分之百地保证资料不会丢失。它会把整个磁盘的每个写入动作的细节都预先记录下来，以便在发生异常宕机后能回溯追踪到被中断的部分，然后尝试进行修复。
• Ext4 ： Ext3 的改进版本，作为 RHEL 6 系统中的默认文件管理系统，它支持的存储容量高达 1EB（ 1EB=1,073,741,824GB），且能够有无限多的子目录。另外， Ext4 文件系统能够批量分配 block 块，从而极大地提高了读写效率。
• XFS ：是一种高性能的日志文件系统，而且是 RHEL 7 中默认的文件管理系统，它的优势在发生意外宕机后尤其明显，即可以快速地恢复可能被破坏的文件， 而且强大的日志功能只用花费极低的计算和存储性能。并且它最大可支持的存储容量为 18EB，这几乎满足了所有需求。

Linux 系统中有一个名为 super block 的“硬盘地图”。 Linux 并不是把文件内容直接写入到这个“硬盘地图”里面，而是在里面记录着整个文件系统的信息。

计算机系统在发展过程中产生了众多的文件系统，为了使用户在读取或写入文件时不用关心底层的硬盘结构， Linux 内核中的软件层为用户程序提供了一个 VFS（ Virtual File System，虚拟文件系统）接口，这样用户实际上在操作文件时就是统一对这个虚拟文件系统进行操作了。

6.4.1 mount 命令

mount 命令用于挂载文件系统，格式为“mount 文件系统 挂载目录”。

mount 命令用于挂载文件系统，格式为“mount 文件系统 挂载目录”。 挂载是在使用硬件设备前所执行的最后一步操作。只需使用mount 命令把硬盘设备或分区与一个目录文件进行关联，然后就能在这个目录中看到硬件设备中的数据了。

执行 mount 命令后就能立即使用文件系统了，但系统在重启后挂载就会失效，也就是说我们需要每次开机后都手动挂载一下。这肯定不是我们想要的效果，如果想让硬件设备和目录永久地进行自动关联，就必须把挂载信息写入到/etc/fstab 文件中。这个文件中包含着挂载所需的诸多信息项目，一旦配置好之后就能一劳永逸了。

6.4.2 umount 命令

umount 命令用于撤销已经挂载的设备文件，格式为“umount [挂载点/设备文件]”。

6.5 添加硬盘设备

6.5.1 fdisk 命令

fdisk 命令用于管理磁盘分区，格式为“fdisk [磁盘名称]”，它提供了集添加、删除、转换分区等功能于一身的“一站式分区服务”。

6.5.2 du 命令

先介绍一个用于查看文件数据占用量的 du 命令，其格式为“du [选项][文件]”。简单来说，该命令就是用来查看一个或多个文件占用了多大的硬盘空间。

6.6 添加交换分区

SWAP（交换）分区是一种通过在硬盘中预先划分一定的空间，然后将把内存中暂时不常用的数据临时存放到硬盘中，以便腾出物理内存空间让更活跃的程序服务来使用的技术，其设计目的是为了解决真实物理内存不足的问题。但由于交换分区毕竟是通过硬盘设备读写数据的，速度肯定要比物理内存慢，所以只有当真实的物理内存耗尽后才会调用交换分区的资源。

6.8 软硬方式链接

在 Linux 系统中存在硬链接和软连接两种文件。

• 硬链接（hard link）：可以将它理解为一个“指向原始文件 inode 的指针”，系统不为它分配独立的 inode 和文件。所以，硬链接文件与原始文件其实是同一个文件，只是名字不同。我们每添加一个硬链接，该文件的 inode 连接数就会增加 1；而且只有当该文件的 inode 连接数为 0 时，才算彻底将它删除。换言之，由于硬链接实际上是指向原文件 inode 的指针，因此即便原始文件被删除，依然可以通过硬链接文件来访问。需要注意的是，由于技术的局限性，我们不能跨分区对目录文件进行链接。
• 软链接（也称为符号链接[symbolic link]）：仅仅包含所链接文件的路径名，因此能链接目录文件，也可以跨越文件系统进行链接。但是，当原始文件被删除后，链接文件也将失效，从这一点上来说与 Windows 系统中的“快捷方式”具有一样的性质。