深入理解Linux文件系统与日志分析

Posted 2021-12-02 正在迷途

一、inode和block概述

文件数据包括元信息与实际数据 （元信息：包含属性的相关信息，实际数据：文件内容）

文件是存储在硬盘上的，硬盘的最小存储单位叫做"扇区”(sector)，每个扇区存储512字节。

一般连续八个扇区组成一个"块"(block)，一个块是4K大小，是文件存取的最小单位。操作系统读取硬盘的时候，是一次性连续读取多个扇区，即一个块一个块的读取的。

block(块)

●连续的八个扇区组成一个block(4K)

●是文件存取的最小单位

inode(索引节点)

●中文译名为“索引节点”，也叫i节点

●用于存储文件元信息

文件数据包括实际数据与元信息（类似文件属性)。文件数据存储在"块"中，存储文件元信息（比如文件的创建者、创建日期、文件大小、文件权限等）的区域就叫做inode。因此，一个文件必须占用一个inode，并且至少占用一个 block。

inode不包含文件名。文件名是存放在目录当中的。Linux系统中一切皆文件，因此目录也是一种文件。

每个inode都有一个号码，操作系统用inode号码来识别不同的文件。Linux系统内部不使用文件名，而使用inode号码来识别文件。对于系统来说，文件名只是inode号码便于识别的别称，文件名和inode号码是一一对应关系，每个inode号码对应一个文件名。

所以，当用户在Linux系统中试图访问一个文件时，系统会先根据文件名去查找它对应的inode号码，通过inode号码，获取inode信息﹔根据inode信息，看该用户是否具有访问这个文件的权限;如果有，就指向相对应的数据block，并读取数据。

元信息	inode
数据	block

1.inoded内容

inode包含文件的元信息：文件的字节数，文件拥有者的User lD，文件的Group ID，文件的读、写、执行权限，文件的时间戳等

stat命令可以查看某文件的inode信息：ls -i  aa.txt  或 stat aa.txt（这个更详细）

Linux系统文件三个主要的时间属性
atime (accesstime) :当使用这个文件的时候就会更新这个时间。
mtime (modification time) :当修改文件的内容数据的时候，就会更新这个时间，而更改权限或者属性，mtime不会改变这就是和ctime的区别。
ctime (status time) :当修改文件的权限或者属性的时候，就会更新这个时间，ctime并不是create time，更像是change time，只有当更新文件的属性或者权限的时候才会更新这个时间，
但是更改内容的话是不会更新这个时间。

find ./ -m +30 -exec rm -f {} \\;     查找文件超过30天的删除

• 目录也是一种文件，
• 目录文件的结构

文件名1	inode号码1
文件名2	inode号码2

每一行称为一个目录项

• 每个inode都有一个号码，操作系统用inode号码来识别不同的文件
• Linux系统内部不使用文件名，而使用inode号码来识别文件
• 对于用户，文件名只是inode号码便于识别的别称

访问文件的流程：用户使用文件名访问文件，系统查找文件对应的inode，判断用户是否具备访问权限，有权限指向对应数据block，无权限则返回Permission denied​

2.inode的大小

inode也会消耗硬盘空间，所以格式化的时候，操作系统自动将硬盘分成两个区域。一个是数据区，存放文件数据:另一个是 inode区，存放 inode 所包含的信息。每个 inode 的大小，一般是128字节或256字节。

通常情况下不需要关注单个inode 的大小，而是需要重点关注inode总数。inode的总数在格式化时就给定了，执行“df -i"命令即可查看每个硬盘分区对应的的inode总数和已经使用的inode数量。

3.inode的特殊作用

由于inode号码与文件名分离，导致Linux系统具备以下几种特有的现象:

1.文件名包含特殊字符，可能无法正常删除。这时直接删除 inode，能够起到删除文件的作用;

格式

普通文件 find ./ -inum 52305140 -exec rm -i {} \\;      find ./ -inum 52345140 -exec rm -rf {} \\   目录

 find ./ -inum 50464299 -delete

find ./ -inum 5482545 | xargs rm -rf

2.移动文件或重命名文件，只是改变文件名，不影响inode号码;

3.打开一个文件以后，系统就以inode号码来识别这个文件，不再考虑文件名。

4.使用vi编辑器修改文件数据保存后，会生成一个新的inode号码。使用echo导入数据给文件，inode号不变

4.实验

1.inode节点耗尽故障处理

使用fdisk创建分区/dev/sdb1，分区大小30M即可（建议使用ext4，这个更准确些）
fdisk /dev/sdb
mkfs.ext4 /dev/sdb1
mkdir /qqq
mount /dev/sdb1 /qqq
df -i
 模拟inode节点耗尽故障
for ((i=1; i<=7680; i++))
>do 
>touch /qqq/file$i;
>done  
或   touch {1..7680}.txt
df -i
df -hT
 删除文件恢复
rm -rf /qqq/*
df -i
df -hT

ls -ld /qqq    查看目录qqq 空间大小

ls /qqq/ | wc -l  查看目录qqq文件数量

2.恢复EXT类型的文件

extundelete是一个开源的Linux数据恢复工具，支持ext3、ext4文件系统。(ext4只能在centos6版本恢复)
使用fdisk创建分区/dev/sdc1，格式化ext3文件系统
fdisk /dev/sdc
partprobe /dev/sdc
mkfs.ext3 /dev/sdc1
mkdir /test
mount /dev/sdc1/test
df -hT
 安装依赖包
yum -y install e2fsprogs-devel e2fsprogs-libs
 编译安装 extundelete
cd /test
wget http://nchc.dl.sourceforge.net/project/extundelete/extundelete/0.2.4/extundelete-0.2.4.tar.bz2
tar jxvf extundelete-0.2.4.tar.bz2
cd extundelete-0.2.4/
./configure --prefix=/usr/local/extundelete && make && make install
ln -s /usr/ local/extundelete/bin/*/usr/bin/
 模拟删除并执行恢复操作
 cd /test
echo a>a
echo a>b
echo a>c
echo a>d
ls
extundelete  /dev/sdcl --inode 2  查看文件系统/dev/sdc1下存在哪些文件，i节点是从2开始的，
2代表该文件系统最开始的目录。
rm -rf a b
extundelete /dev/sdc1 --inode 2
cd ~
umount /test
extundelete /dev/sdc1 --restore-allt恢复/dev/sdc1 文件系统下的所有内容
在当前目录下会出现一个RECOVERED_FILES/日录，里面保存了己经恢复的文件
ls RECOVERED_FILES/

3.xfs 类型文件备份和恢复

Centos 7系统默认采用xfs类型的文件，xfs类型的文件可使用xfsdump 与 xfsrestore 工具进行备份恢复。

xfsdump的备份级别有两种:0表示完全备份:1-9表示增量备份。xfsdump 的备份级别默认为0。

xfsdump 的命令格式为:

xfsdump -f  备份存放位置      要备份的路径或设备文件

xfsdump命令常用选项
-f	指定备份文件目录
-L	指定标签session label
-M	指定设备标签media label
-s	备份单个文件，-s后面不能直接跟路径

xfsdump使用限制:

1.只能备份己挂载的文件系统

2.必须使用root的权限才能操作

3.只能备份XFS文件系统

4.备份后的数据只能让xfsrestore解析

5.不能备份两个具有相同UUID的文件系统（可用blkid命令查看)

使用fdisk创建分区/dev/sdb1，格式化xfs文件系统
fdisk /dev/sdb
partprobe /dev/以上是关于深入理解Linux文件系统与日志分析的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 
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