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格式化:
低级格式化:划分分区前执行,主要是划分硬盘的磁道等。
高级格式化:划分分区后执行,创建文件系统
创建文件系统时做的目的:当我们在硬盘上创建文件后,以后可以用文件的名字还能找到这个文件。
文件包含2部分:
元数据(包括:权限,属主/组,时间戳,大小,数据块指针等)
数据块指针:指向文件内容在数据区的位置(根据文件内容的大小,位置会有多个)
数据本身的内容。
创建文件系统时,把整个分区划分成2个区域,一大一小。
小的区域放每个文件的元数据,叫元数据区(也叫:Inode table)
每个文件的元数据,叫 inode(index node)
大的区域放文件本身的内容,叫数据区
数据区需要再次划分成一堆block,block的大小一般是扇区的倍数。一个扇区是512bytes。
元数据区和数据区图例:
元数据区和数据区的大小比例怎么决定呢?
如果文件的size小,而且文件数量多,则会发生元数据区已经满了,但是数据区还有很多空余。
如果文件的size大,而且文件数量少,则会发生数据区已经满了,但是元数据区还有很多空余。
一般文件:它的元数据里的数据块指针区域,存放的是数据区的地址。占用分区的数据区域的存储空间。
符号链接文件:它的元数据里的数据块指针区域,存放不是是数据区的地址,而是实际文件的路径。所以它不占用分区的数据区域的存储空间。它只占用元数据区域的存储空间。
设备文件:它的元数据里的数据块指针区域,存放不是是数据区的地址,而是主设备号和次设备号。所以它不占用分区的数据区域的存储空间。它只占用元数据区域的存储空间。
查看文件的inode编号。
ls -i files
,或者stat files
搜索整个数据区域,肯定能知道block的使用情况,
搜索整个元数据区域,肯定能知道inode的使用情况,可是性能太低下了。
所以,在元数据区域找块空间,存放2个东西,叫位图索引(bitmap)。
一个是inode的位图索引(Inode bitmap)。
一个是block的位图索引(Block bitmap)。
位图索引的每个bit位对应一个inode/block,0代表此inode/block未被使用,1代表此inode/block已被使用。
搜索位图索引,速度就快多了。
若一个分区里只有一个元数据区,一个数据区的话,即便有位图索引,索引也是太多了,遍历一遍也很费时间,所以实际的文件系统,都是有多个元数据区和数据区,如下图,每个元数据区和数据区组成一个独立的逻辑分区,独立自治,每个逻辑分区里,再建立位图索引。有了逻辑分区的话,还需要一个中央政府,去管理这些逻辑分区,这个中央政府叫【super block】。
super block:记录着逻辑分区的信息。
如果super block损坏了的话,那整个分区就废了,所以super block就必须做冗余处理,所以把super block放到了多个逻辑分区的数据区里。如下图:
目录的block里放的是:目录里的文件和文件所对应的inode编号。
下图表示了:元数据区,和数据区,和如何找到文件/var/log/messages的
找到硬盘上的文件后,就放到内存的【buff/cache】中,下次用户再访问此文件就能快速的从内存中读取到。
用free命令查看内存情况:
# free -h total used free shared buff/cache availableMem: 3.7G 336M 3.0G 13M 429M 3.1GSwap: 3.9G 0B 3.9G
操作系统能根据文件路劲,找到它对应的inode编号。
硬链接:
ln src link_file
符号链接:
ln -s src link_file
$ ls -llrwxrwxrwx. 1 ys ys 14 Dec 27 13:25 sl1 -> 符号链接11-rw-rw-r--. 1 ys ys 0 Dec 27 13:24 符号链接11
不同的文件系统,适应不同的使用场景。
不同的文件系统,对分区的划分方法都不一样。对应读写文件的程序来说,就太难了,不可能针对每种文件系统,写不同的代码。那么,linux是如何解决这个问题的呢?使用VFS。
VFS:virtual FIle System虚拟文件系统。
文件读写程序,只跟VFS打交道,然后VFS和各个文件系统打交道。
VFS给程序员统一的,简洁的API接口。
Linux支持哪些文件系统:
由一个问题引出了文件系统里的日志功能。
当往硬盘里写入的时候,先去找一个空闲的inode,写入元数据信息,但是size在数据全部写入完前,是不知道的,在写入数据区的途中,突然断电了,数据写了一部分;再次开机的时候,操作系统为了检查出坏数据,
就要扫描硬盘的inode区和数据区,找出坏的block,这样一来开机的就太慢了。如何解决呢?日志功能(journal)登场了!
日志功能:
日志功能的缺点:
Linux里常用的文件系统:ext2,ext3,ext4, xfs, relserfs, btrfs
只有ext2是无日志功能的。
文件系统驱动程序:由内核空间提供。
文件系统的驱动程序,可以选择直接编译到内核空间;也可以选择作为一个module,安装到内核空间。
使用lsmod
命令可以看到,内核安装了哪些文件系统的驱动程序module。
# lsmodModule Size Used byfuse 91880 3xt_CHECKSUM 12549 1iptable_mangle 12695 1xfs 997127 3
如果发现想要的文件系统的驱动程序module没有在里面,也有可能是直接编译到内核空间了。
直接编译到内核空间的文件系统的驱动程序,不在lsmod
结果里。
文件系统管理工具:由用户空间的应用程序提供
1, 创建文件系统的工具
mkfs:mkfs.ext2, mkfs.ext3, mkfs.ext4, mkfs.xfs, mkfs.vfat等
可以用选项:-t
指定安装说明文件系统。例:mkfs -t ext4
= mkfs.ext4
ext4兼容ext3,ext3兼容ext2.
下面是创建ext2文件系统:
# fdisk -l /dev/sdbDisk /dev/sdb: 1073 MB, 1073741824 bytes, 2097152 sectorsUnits = sectors of 1 * 512 = 512 bytesSector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytesI/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytesDisk label type: dosDisk identifier: 0x2594e4e1 Device Boot Start End Blocks Id System/dev/sdb1 2048 411647 204800 83 Linux/dev/sdb2 411648 616447 102400 5 Extended/dev/sdb5 413696 516095 51200 83 Linux# mkfs.ext2 /dev/sdb1 #在/dev/sdb1里,安装文件系统ext2mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)Filesystem label=识别设备的卷标OS type: LinuxBlock size=1024 (log=0)块的大小,没有指定大小,默认是1KFragment size=1024 (log=0)Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks51200 inodes(创建了51200个inode), 204800 blocks(创建了204800个blocks)10240 blocks (5.00%) reserved for the super user(给管理员预留了5%的空间)First data block=1(第一个数据在编号为1的block)Maximum filesystem blocks=6737100825 block groups(把block分成了25个组)8192 blocks per group(每个组有8192个block), 8192 fragments per group2048 inodes per group(每个组有2048个block)Superblock backups stored on blocks:(super block存放在块编号为下面的块) 8193, 24577, 40961, 57345, 73729Allocating group tables: doneWriting inode tables: doneWriting superblocks and filesystem accounting information: done# blkid /dev/sdb1 查看/dev/sdb1的文件系统和UUID/dev/sdb1: UUID="4752177b-e026-483d-b166-19229b64e4c3" TYPE="ext2"
下面是创建ext3文件系统:和ext2相比,多了下面的存放日志的空间。
Creating journal (4096 blocks): done
# mkfs.ext3 /dev/sdb5mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)Filesystem label=OS type: LinuxBlock size=1024 (log=0)Fragment size=1024 (log=0)Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks12824 inodes, 51200 blocks2560 blocks (5.00%) reserved for the super userFirst data block=1Maximum filesystem blocks=524288007 block groups8192 blocks per group, 8192 fragments per group1832 inodes per groupSuperblock backups stored on blocks: 8193, 24577, 40961Allocating group tables: doneWriting inode tables: doneCreating journal (4096 blocks): doneWriting superblocks and filesystem accounting information: done# blkid /dev/sdb5/dev/sdb5: UUID="8f066109-6fcf-4c40-812a-66909b54469e" SEC_TYPE="ext2" TYPE="ext3"
创建xfs文件系统:
centos5和6里没有xfs,需要安装。安装命令:yum install xfsprogs
# mkfs.xfs -f /dev/sdb5meta-data=/dev/sdb5 isize=512 agcount=2, agsize=6400 blks = sectsz=512 attr=2, projid32bit=1 = crc=1 finobt=0, sparse=0data = bsize=4096 blocks=12800, imaxpct=25 = sunit=0 swidth=0 blksnaming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=1log =internal log bsize=4096 blocks=855, version=2 = sectsz=512 sunit=0 blks, lazy-count=1realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0[root@localhost ~]# blkid /dev/sdb5/dev/sdb5: UUID="d73b8a2c-147d-4322-80a4-812553696c26" TYPE="xfs"
yum小知识:查看用yum安装的包里都包含哪些东西:
# rpm -ql xfsprogs/usr/lib64/libhandle.so.1/usr/lib64/libhandle.so.1.0.3/usr/sbin/fsck.xfs/usr/sbin/mkfs.xfs/usr/sbin/xfs_admin/usr/sbin/xfs_bmap/usr/sbin/xfs_copy/usr/sbin/xfs_db/usr/sbin/xfs_estimate/usr/sbin/xfs_freeze/usr/sbin/xfs_fsr/usr/sbin/xfs_growfs/usr/sbin/xfs_info/usr/sbin/xfs_io/usr/sbin/xfs_logprint/usr/sbin/xfs_mdrestore/usr/sbin/xfs_metadump/usr/sbin/xfs_mkfile/usr/sbin/xfs_ncheck/usr/sbin/xfs_quota/usr/sbin/xfs_repair/usr/sbin/xfs_rtcp...后面省略
ext文件系统专用管理程序:mke2fs
语法:mke2fs [options] device
指定文件系统:-t
mke2fs -t {ext2|ext3|ext4}
指定blocksize:-b {1024|2048|4096}
# mke2fs -t ext4 -b 2048 /dev/sdb5mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)Filesystem label=OS type: LinuxBlock size=2048 (log=1)Fragment size=2048 (log=1)
指定卷标(filesystem label):-L
一般不指定卷标,因为容易重复。
指定卷标后,用blkid命令就能看到卷标了。
# mke2fs -t ext4 -L myLabel1 /dev/sdb5mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)Filesystem label=myLabel1# blkid /dev/sdb5/dev/sdb5: LABEL="myLabel1" UUID="3bd32005-bea7-42bb-969e-3b37de466f3e" TYPE="ext4"
卷标虽然重复了,但是UUID是不一样的。
# mke2fs -t ext4 -L myLabel1 /dev/sdb6mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)Filesystem label=myLabel1# blkid /dev/sdb5/dev/sdb5: LABEL="myLabel1" UUID="3bd32005-bea7-42bb-969e-3b37de466f3e" TYPE="ext4"[root@localhost ~]# blkid /dev/sdb6/dev/sdb6: LABEL="myLabel1" UUID="7e71e3a9-5075-4b07-97fc-af7eefae27fc" TYPE="ext4"
更改ext2,ext3,ext4的卷标:e2label
e2label device
e2label device LABEL
创建有日志功能的文件系统:-j
mke2fs -j
=mke2fs -t ext3
=mkfs -t ext3
=mkfs.ext3
每多少个字节创建一个inode:-i
指明inode与字节的比率。
指定inode的数量:-N 数字
和用-i指定比率相比,直接指定inode的数量可能更好。
指定inode的size:-I(大i)
The inode-size value must be a power of 2 larger or equal to 128.
enable文件系统某个特性:-O feature
或者disable文件系统某个特性:-O -feature
后者-O ^feature
feature一览:用 man 5 ext4
查看
mke2fs -O has_journal device:启动日志功能
指定预留空间(super block)的大小的百分比:-m 数字(不需要加%,2就是2%)
默认是预留5%,但是如果是100G的分区,5G就太大了。
2,检测及修复文件系统的工具
因进程意外终止或系统崩溃(断电)的原因,导致系统非正常终止时,可能会造成文件损坏;此时,应该检查并修复文件系统。建议:离线进行
ext文件系统系列:e2fsck
# e2fsck -f /dev/sdb6e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013)Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizesPass 2: Checking directory structurePass 3: Checking directory connectivityPass 4: Checking reference countsPass 5: Checking group summary informationL1: 11/6400 files (0.0% non-contiguous), 2155/25600 blocks
所有文件系统:fsck
# fsck.fsck.btrfs fsck.ext2 fsck.ext4 fsck.minix fsck.vfatfsck.cramfs fsck.ext3 fsck.fat fsck.msdos fsck.xfs
-t:指明文件系统类型
-a:无须交互自动修复所有错误(不建议使用)
若有个2G的文件,写入了1.9G后,系统断电。如果不修复还能保持1.9G,如果用-a修复,则把这1.9G也删除了。
-r:交互式修复
3,查看ext系列文件系统的属性和组的详细信息的工具:dumpe2fs
只查看属性:-h
# dumpe2fs -h /dev/sdb6dumpe2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)Filesystem volume name: L1Last mounted on:Filesystem UUID: c48a5e5a-2ebf-42e6-a191-87496b19e281Filesystem magic number: 0xEF53Filesystem revision #: 1 (dynamic)Filesystem features: has_journal ext_attr resize_inode dir_index filetype sparse_superFilesystem flags: signed_directory_hashDefault mount options: user_xattr aclFilesystem state: cleanErrors behavior: ContinueFilesystem OS type: LinuxInode count: 6400Block count: 25600Reserved block count: 1536Free blocks: 23445Free inodes: 6389First block: 1Block size: 1024Fragment size: 1024Reserved GDT blocks: 99Blocks per group: 8192Fragments per group: 8192Inodes per group: 1600Inode blocks per group: 200Filesystem created: Fri Dec 27 21:24:40 2019Last mount time: n/aLast write time: Fri Dec 27 22:19:54 2019Mount count: 0Maximum mount count: -1Last checked: Fri Dec 27 21:24:40 2019Check interval: 0 ( )Reserved blocks uid: 0 (user root)Reserved blocks gid: 0 (group root)First inode: 11Inode size: 128Journal inode: 8Default directory hash: half_md4Directory Hash Seed: ea467d23-e9b0-43ca-b762-f6b70ea21180Journal backup: inode blocksJournal features: (none)Journal size: 1029kJournal length: 1024Journal sequence: 0x00000001Journal start: 0
组的详细信息:不加选项
组的详细信息包括:
# dumpe2fs /dev/sdb6此处省略了head的信息。Group 0: (Blocks 1-8192) Primary superblock at 1, Group descriptors at 2-2 Reserved GDT blocks at 3-101 Block bitmap at 102 (+101), Inode bitmap at 103 (+102) Inode table at 104-303 (+103) 7875 free blocks, 1589 free inodes, 2 directories Free blocks: 318-8192 Free inodes: 12-1600Group 1: (Blocks 8193-16384) Backup superblock at 8193, Group descriptors at 8194-8194 Reserved GDT blocks at 8195-8293 Block bitmap at 8294 (+101), Inode bitmap at 8295 (+102) Inode table at 8296-8495 (+103) 7889 free blocks, 1600 free inodes, 0 directories Free blocks: 8496-16384 Free inodes: 1601-3200Group 2: (Blocks 16385-24576) Block bitmap at 16385 (+0), Inode bitmap at 16386 (+1) Inode table at 16387-16586 (+2) 6961 free blocks, 1600 free inodes, 0 directories Free blocks: 17616-24576 Free inodes: 3201-4800Group 3: (Blocks 24577-25599) Backup superblock at 24577, Group descriptors at 24578-24578 Reserved GDT blocks at 24579-24677 Block bitmap at 24678 (+101), Inode bitmap at 24679 (+102) Inode table at 24680-24879 (+103) 720 free blocks, 1600 free inodes, 0 directories Free blocks: 24880-25599 Free inodes: 4801-6400
4,调整ext系列文件系统的特性:tune2fs
查看/调整ext2/ext3/ext4文件系统的可调整属性,不是所有属性,比如block的大小就不能调整。
查看super block里的信息/查看文件系统的layout信息:-l
# tune2fs -l /dev/sdb5tune2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)Filesystem volume name: myLabel1(卷标)Last mounted on:(上次挂载,目前还没有挂载过)Filesystem UUID: 3bd32005-bea7-42bb-969e-3b37de466f3e(UUID)Filesystem magic number: 0xEF53(魔数,标识文件系统的)Filesystem revision #: 1 (dynamic)Filesystem features: has_journal ext_attr resize_inode dir_index filetype extent 64bit flex_bg sparse_super huge_file uninit_bg dir_nlink extra_isize(文件系统启用了哪些feature)Filesystem flags: signed_directory_hashDefault mount options: user_xattr acl(文件系统的挂载选项)Filesystem state: clean(文件系统状态。clean:文件系统一致,没有损坏的文件。如果有损坏的文件就是dirty状态。)Errors behavior: Continue(错误时的处理,continue就是不管错误,继续处理)Filesystem OS type: LinuxInode count: 12824(inode的数量)Block count: 51200(block的数量)Reserved block count: 2560(预留给super block的数量)Free blocks: 44440(空闲的block数量)Free inodes: 12813(空闲的inode数量)First block: 1(第一个块的编号)Block size: 1024(块的大小,单位是byte)Fragment size: 1024Group descriptor size: 64Reserved GDT blocks: 256(预留给GDT的block数量)Blocks per group: 8192(每组里block的数量)Fragments per group: 8192Inodes per group: 1832(每组里inode的数量)Inode blocks per group: 229(每组有多少个块,存放inode)Flex block group size: 16Filesystem created: Fri Dec 27 16:48:53 2019Last mount time: n/aLast write time: Fri Dec 27 16:48:53 2019Mount count: 0Maximum mount count: -1Last checked: Fri Dec 27 16:48:53 2019Check interval: 0 ( )Lifetime writes: 4445 kBReserved blocks uid: 0 (user root)Reserved blocks gid: 0 (group root)First inode: 11Inode size: 128(inode的大小)Journal inode: 8Default directory hash: half_md4Directory Hash Seed: 05ca7d6b-d6b6-4e15-854f-e9d49f0f3f61Journal backup: inode blocks
把ext2升级到ext3:-j
无损升级,不会损坏文件系统里的文件
# blkid /dev/sdb6/dev/sdb6: UUID="c48a5e5a-2ebf-42e6-a191-87496b19e281" TYPE="ext2"# tune2fs -j /dev/sdb6tune2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)Creating journal inode: done# blkid /dev/sdb6/dev/sdb6: UUID="c48a5e5a-2ebf-42e6-a191-87496b19e281" SEC_TYPE="ext2" TYPE="ext3"
无损修改卷标:-L LABEL
# tune2fs -L L1 /dev/sdb6tune2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)[root@localhost ~]# blkid /dev/sdb6/dev/sdb6: LABEL="L1" UUID="c48a5e5a-2ebf-42e6-a191-87496b19e281" SEC_TYPE="ext2" TYPE="ext3"
无损修改给super block预留的空间的百分比:-m 数字
# tune2fs -m 6 /dev/sdb6tune2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)Setting reserved blocks percentage to 6% (1536 blocks)
enable文件系统某个特性:-O feature
或者disable文件系统某个特性:-O -feature
后者-O ^feature
disable日志功能后,文件系统类型从原来的ext3变成了ext2;enable后又从ext2变成了ext3
feature一览:用 man 5 ext4
查看
# tune2fs -O ^has_journal /dev/sdb6tune2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)# blkid /dev/sdb6disable日志功能后,文件系统类型从ext3变成了ext2/dev/sdb6: LABEL="L1" UUID="c48a5e5a-2ebf-42e6-a191-87496b19e281" TYPE="ext2"# tune2fs -l /dev/sdb6feature里没有了has_journalFilesystem features: ext_attr resize_inode dir_index filetype sparse_super# tune2fs -O has_journal /dev/sdb6tune2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)Creating journal inode: done# blkid /dev/sdb6/dev/sdb6: LABEL="L1" UUID="c48a5e5a-2ebf-42e6-a191-87496b19e281" SEC_TYPE="ext2" TYPE="ext3"# tune2fs -l /dev/sdb6Filesystem features: has_journal ext_attr resize_inode dir_index filetype sparse_super
enable文件系统的挂载选项:-o mount_options
或者disable文件系统的挂载选项:-o -mount_options
后者-o ^mount_options
具体的mount options可以在man tune2fs的-o选项出查看到。
例如,disable acl(access control list,文件的特殊权限控制功能)。
在centos7创建文件系统时,acl是默认启动的。
只有在文件系统这里,启用了acl功能,getfacl,setfacl命令才有作用。
5,根据卷标(LABEL),UUID来定位设备:blkid
查看设备的卷标和UUID
# blkid /dev/sdb6/dev/sdb6: LABEL="L1" UUID="c48a5e5a-2ebf-42e6-a191-87496b19e281" SEC_TYPE="ext2" TYPE="ext3"
根据卷标定位设备:-L
# blkid /dev/sdb6/dev/sdb6: LABEL="L1" UUID="c48a5e5a-2ebf-42e6-a191-87496b19e281" SEC_TYPE="ext2" TYPE="ext3"# blkid -L L1/dev/sdb6
根据UUID定位设备:-U
# blkid /dev/sdb6/dev/sdb6: LABEL="L1" UUID="c48a5e5a-2ebf-42e6-a191-87496b19e281" SEC_TYPE="ext2"# blkid -U c48a5e5a-2ebf-42e6-a191-87496b19e281/dev/sdb6
linux上的swap文件系统必须在独立的分区,且system id必须是82
window上的swap文件系统,可以和操作系统在一个分区,比如都在c盘。
1,创建swap文件系统:mkswap
不指定卷标和UUID。若原来的/dev/sdb6上有卷标和UUID,执行mkswap /dev/sdb6后,/dev/sdb6的卷标和UUID都被删除,且生成一个新的UUID。
# mkswap /dev/sdb6mkswap: /dev/sdb6: warning: wiping old ext3 signature.Setting up swapspace version 1, size = 25596 KiBno label, UUID=c9f3ecb5-d82e-461a-9701-23a364792800
注意:若/dev/sdb6原来的system id不是82,则执行mkswap /dev/sdb6后,system id是不会自动变成82的,还需要手动用fdisk
的-t
选项,修改system id。
指定卷标:-L LABEL
# blkid -L L1[root@localhost ~]# mkswap -L L1 /dev/sdb6mkswap: /dev/sdb6: warning: wiping old swap signature.Setting up swapspace version 1, size = 25596 KiBLABEL=L1, UUID=3e848623-b82a-4a4f-9c58-53b868260208[root@localhost ~]# blkid -L L1/dev/sdb6[root@localhost ~]# blkid /dev/sdb6/dev/sdb6: LABEL="L1" UUID="3e848623-b82a-4a4f-9c58-53b868260208" TYPE="swap"
指定UUID:-U UUID
windows无法识别Linux的文件系统,因此,存储设备需要两种系统之间交叉使用时,应该使用windows和linux都支持的文件系统:fat32(vfat)。
创建vfat文件系统:mkfs.vfat device
# mkfs.vfat /dev/sdb5mkfs.fat 3.0.20 (12 Jun 2013)# c/c++ 学习互助QQ群:877684253 ![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1414315/201811/1414315-20181106214320230-961379709.jpg) # 本人微信:xiaoshitou5854
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