Linux内存和磁盘管理(入门)

关于对Linux系统的内存和磁盘的操作

内存和磁盘使用率

查看内存使用率: free、top

查看磁盘使用率: fdisk、df、du

free

以KB为单位:

$ free
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:       16248492     2179340     8456660      440648     5612492    13299528
Swap:       2097148           0     2097148

以MB为单位:

$ free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:          15867        2134        8239         430        5494       12981
Swap:          2047           0        2047

以GB为单位:

$ free -g
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:             15           2           8           0           5          12
Swap:             1           0           1

buff/cache是buffers和cache的和，buffer是内核使用的缓冲区，cache是页缓存

Swap是交换分区，程序的内存是虚拟内存，当实际的内存不够用时，会使用换页，如果不使用swap，那么当内存不够时，系统会随机kill掉占用较大的进程

top

top命令可以动态查看内存使用情况，不作赘述

...
MiB Mem :  15867.7 total,   7515.7 free,   2437.6 used,   5914.4 buff/cache
MiB Swap:   2048.0 total,   2048.0 free,      0.0 used.  12714.6 avail Mem
...

fdisk

查看磁盘分区

$ sudo fdisk -l
Disk /dev/loop0: 4 KiB, 4096 bytes, 8 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

Disk /dev/loop1: 133.24 MiB, 139706368 bytes, 272864 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
...
Device         Boot     Start        End   Sectors   Size Id Type
/dev/nvme1n1p1 *         2048    1050623   1048576   512M 83 Linux
/dev/nvme1n1p2        1050624  926812159 925761536 441.4G  5 Extended
/dev/nvme1n1p3      926812160  966658047  39845888    19G 83 Linux
/dev/nvme1n1p4      966658048 1000212479  33554432    16G 82 Linux swap / Solari
/dev/nvme1n1p5        1052672  463931391 462878720 220.7G 83 Linux
/dev/nvme1n1p6      463933440  926812159 462878720 220.7G 83 Linux
....

Linux中将磁盘当作文件来对待

df

查看分区使用和挂载点

$ df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
udev            7.8G     0  7.8G   0% /dev
tmpfs           1.6G  2.5M  1.6G   1% /run
/dev/nvme0n1p5  916G   74G  796G   9% /
tmpfs           7.8G   75M  7.7G   1% /dev/shm
tmpfs           5.0M  4.0K  5.0M   1% /run/lock
tmpfs           7.8G     0  7.8G   0% /sys/fs/cgroup
/dev/loop0      128K  128K     0 100% /snap/bare/5
/dev/loop1      134M  134M     0 100% /snap/chromium/2020
/dev/loop2      531M  531M     0 100% /snap/datagrip/144
...

du

查看磁盘占用空间

使用dd创造出一个空洞文件

$ dd if=/dev/zero bs=4M count=10 seek=20 of=afile
10+0 records in
10+0 records out
41943040 bytes (42 MB, 40 MiB) copied, 0.0187228 s, 2.2 GB/s

使用du和ls -l命令查看到的文件大小不一样，因为ls -l显示的文件实际大小，并非在磁盘中的占用空间

常见文件系统

常见文件系统: ext4、xfs、NTFS(需要额外的软件)

一般可以发现windows的文件系统是NTFS，CentOS7是XFS，CentOS6是EXT4

EXT4文件系统

基本结构较为复杂

超级块

超级块记录有关封闭文件系统的各种信息，例如块计数，inode计数，支持的功能，维护信息等，df查看到的信息就是超级块中的信息

i节点

i节点即index node索引节点，可以把i节点看作是一个指向磁盘上该文件存储区的地址，用于存储属性信息

$ ls -l
total 41040
-rw-rw-r--  1 hwx hwx 125829120 7月  14 14:47  afile
drwxrwxr-x  4 hwx hwx      4096 7月  11 08:51  CLionProjects
drwxrwxr-x  3 hwx hwx      4096 7月  12 13:21  DataGripProjects
drwxr-xr-x  2 hwx hwx      4096 7月   9 15:19  Desktop
drwxr-xr-x  8 hwx hwx      4096 7月  13 13:48  Documents
drwxr-xr-x  4 hwx hwx      4096 7月  13 13:42  Downloads
...

ls -l输出的这些权限信息都被记录到i节点中，输入ls -i显示文件对应的i节点

57675187  CLionProjects     57147482  Public
58590896  DataGripProjects  57803301  PycharmProjects
57147479  Desktop           57280593  sdk
57147483  Documents         58590235  sensors
57147480  Downloads         57147872  snap
...

数据块

数据块记录了数据，i节点下会对应有数据块

基本操作命令

对i节点和数据块的操作

touch

创建文件

$ touch afile

向文件写入内容，并查看大小:

$ echo 123 > afile
$ du -h afile
4.0K	afile

显示大小为4K，因为ext4中一个块大小最小为4K

cp

复制文件

$ cp afile afile2
$ ls -li afile*
57182948 -rw-r--r-- 1 root root 4 7月  14 21:11 afile
57185789 -rw-r--r-- 1 root root 4 7月  14 21:11 afile2

复制后虽然是同样的文件，但是i节点发生了变化

mv

移动文件

$ mv afile2 afile3
$ ls -li afile*
57182948 -rw-r--r-- 1 root root 4 7月  14 21:11 afile
57185789 -rw-r--r-- 1 root root 4 7月  14 21:11 afile3

可以看到虽然文件名改变了，但i节点并未发生变化

ln

链接文件

$ ln afile bfile

查看i节点可知，i节点相同，因此改变bfile的内容也会改变afile

$ ls -li bfile afile
57182948 -rw-r--r-- 2 root root 4 7月  14 21:11 afile
57182948 -rw-r--r-- 2 root root 4 7月  14 21:11 bfile

这样的链接不能跨越分区，要想跨越分区的话要使用软链接，又称符号链接:

$ ln -s afile aafile
$ ls -li afile aafile
57183495 lrwxrwxrwx 1 root root 5 7月  14 21:30 aafile -> afile
57182948 -rw-r--r-- 2 root root 4 7月  14 21:11 afile

facl

文件访问权限控制列表

使用getfacl可以查看该列表，标记了文件所有者和组

$ getfacl afile
# file: afile
# owner: root
# group: root
user::rw-
group::r--
other::r--

使用setfacl 赋予权限

$ setfacl -m u:hwx:r afile
$ ls -l afile
-rw-r--r--+ 2 root root 4 7月  14 21:11 afile

如上为hwx这个用户赋予只读权限

权限描述符尾部的+号，号表示该文件或目录开启了Access Control Lists功能, 是对rwx权限的扩充

将u改为g，就能对组进行操作

磁盘分区与挂载

常用命令: mount、mkfs、parted

使用fdisk/gdisk可以对硬盘进行分区

mount

参数	作用
-a	挂载所有在/etc/fstab中定义的文件系统
-t	指定文件系统的类型

例如要将设备/dev/sdb2挂载到/backup目录，只要在mount命令中填写设备与挂载目录参数即可，系统会自动去判断挂载文件的类型，因此只要执行下述命令:

mount /dev/sdb2 /backup

将挂载信息按照指定的填写格式设备文件 挂载目录 格式类型 权限选项 自检 优先级写入到/etc/fstab文件中，该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永久生效

字段	意义
设备文件	一般为设备的路径+设备名称，可写成唯一识别码(UUID)
挂载目录	指定要挂载到的目录，在挂载前创建好
格式类型	指定文件系统格式
权限选项	权限
自检	为1则开机进行磁盘自检，为0则不检验
优先级	若自检，则可对多块磁盘进行自检优先级设置

umount

与mount相反，作用是撤销挂载

卸载设备文件: umount/dev/sdb2