Linux 硬盘与硬件管理

Posted 2021-01-10 无风便起浪的谢浪

 

硬件以文件系统（Filesystem）角度来看

文件系统：一个可被挂载的数据称为文件系统，每个操作系统可以使用的文件系统并不一样，windows98是FAT或者FAT16文件系统，而windows2000以后有了NTFS文件系统，linux是ext2、ext3，现在出现了ext4。

 

文件系统通常将档案的属性和权限放置在inode中，至于实际数据则放置到data block中，另外还有一个超级区块（superblock）会记录整个文件系统的整体信息，包括inode与block的总量、 使用情况，剩余量等。

 

主引导扇区（master boot recorder，MBR）MBR：分区的一种方式，支持4个主分区或者1-3个主分区+一个扩展分区，其中扩展分区内可以分出多个逻辑分区。文件系统：操作系统用于明确磁盘分区内的文件的方法和数据结构。负责对文件的存储进行划分磁盘磁盘空间和标注位置。那些你看着是一个单独的文件，可能在你的磁盘里存储并不是连续的。举个例子，一个4G的电影，可能前一部分存储在多少到多少扇区，后一部分存储在多少到多少扇区。这些扇区位置以及他们的标注由文件系统来操作。不明白的话给一个最切实际的比方：一个年级可以分4个班，这个是MBR。在一个班里，老师的座次表记录张三在哪个位置，李四在哪个位置。这个座次表就是文件系统，负责记录学生的位置，并给他们划分座位。

 

inode：记录档案的属性，同时记录此档案所在的block号码，每个档案都只会占用一个inode，因此文件系统内可以放置的档案数量和inode的数量是对应的，系统读取档案时先要读取inode，查看档案的权限与用户是否符合才能继续根据inode对应的档案block编号去寻找文档的内容。

block：记录档案的实际内容，一个block只能存放一个档案，如果档案容量比block大，则占用多个block，如果小，则剩下的空间会浪费掉，block的大小为1K,2K,4K,在文件系统格式化的时候这个大小就会被确定下来，而且每个block会有各自的编号，以方便inode记录寻找。

superblock：记录整个文件系统的整体信息。

 

文件系统一开始就会规划好inode和block，除非重新格式化（或者指令resize2fs来进行更改）外不然不会更改，由于有些文件系统非常庞大，所以把inode和block放在一起不容易管理，所以文件系统将inode和block分为block group区块群组进行管理。

 

block group区块构成：

block group都有单独的inode、block以及superblock。

 

以ext2文件系统为例，ext2文件系统格式化后会变为：boot sector（启动扇区）和多个block group，boot sector可以存放开机管理程序，这样可以将不同的开机管理程序安装在文件系统最前端，而不用覆盖硬盘唯一的MBR，而block group分为六个部分，下面详述：

 

block group分为以下六个部分：

1：superblock ：大小为1024bytes，记录filesytstem相关信息的地方，记录inode和block的数量，未使用和已使用的inode和block数量，记录inode和block的大小，例如inode是128bytes，而block是1k或者2k或者4k，记录filesystem的挂载时间，最近一次写入数据的时间，最近一次检验磁盘（fsck）的时间等文件系统相关信息。最后还要记录一个valid bit数值，文件系统已被挂载为0，反之为1。

这部分信息可以用dumpe2fs呼叫出来进行查看。

 

2：档案系统描述 （filesystem description）：这个区块可以描述么个block group的开始与结束的block号码，以及说明每个区段分别介于哪一个block号码中，这部分也能够用dumpe2fs来观察。

 

3：区块对应表（block bitmap）：block bitmap记录哪些block是空的，以便新建文档可以快速调出空的block进行储存，同时当删除文档时，block bitmap也会将对应释放的block号码改为未使用。

4：Inode对应表(inode bitmap)：这个功能和block bitmap类似，只是block bitmap记录的是使用与未使用的block号码，而inode bitmap记录的是使用与未使用的inode号码。 

 

5：inode table：也就是上面讲过的inode，这里记录档案的属性以及档案内容放在哪些编号的block里。同时inode的大小均固定为128bytes，inode记录一个block需要花费4bytes，由于有些档案非常巨大，需要占用大量的block，但是记录一个block需要花费4bytes，而inode只有128bytes，因此系统将inode记录block号码的区域分为12个直接，一个间接，一个双间接，一个三间接记录区。

具体记录的数据为：

1）档案存取模式（rwx）

2）档案拥有者（owner、group）

3）档案的容量

4）档案建立或状态改变（例如权限）的时间（ctime）

5）档案最近一次的读取时间（atime）

6）最近修改的时间（mtime）

7）定义档案特性的旗杆（flag）

8）该档案内容真正的指向（pointer）

 

6：data block:data block是放置档案数据的地方，就是上面说的block，是一个东西。

------------------以上转自 贝伦酱 的CSDN 博客 ，全文地址请点击：https://blog.csdn.net/belen_xue/article/details/51586178?utm_source=copy 

1.查看硬盘或目录的容量

df查看硬盘总容量，已用容量，与inode等信息

 

-i, --inodes
用信息索引点代替块表示使用状况

-k, --kilobytes
指定块大小等于1024字节来显示使用状况

-l, --local
只显示本地文件系统使用状况

-m, --megabytes
以指定块大小等于1048576字节(1M)来显示使用状况

 

du 报告磁盘空间使用情况

du 报告指定的文件已使用的磁盘空间的总量，包括在层次结构中以这些以指定文件为根的目录在内。这里的“已使用的磁盘空间”意思为指定的文件下的整个文件层次结构所使用的空间。

在没给定参数的情况下，du 报告当前目录所使用的磁盘空间。

GNU 选项
-a, --all
显示对所有文件的统计，而不只是包含子目录。

-b, --bytes
输出以字节为单位的大小，替代缺省时1024字节的计数单位。

-c, --total
在处理完所有参数后给出所有这些参数的总计。这个选项被
用给出指定的一组文件或目录使用的空间的总和。

-k, --kilobytes
输出以1024字节为计数单位的大小。多少K

-m, --megabytes
输出以兆字节的块为计数单位的大小(就是 1,048,576 字节)。多少M

-s, --summarize
对每个参数只显示总和。

-S, --separate-dirs
单独报告每一个目录的大小，不包括子目录的大小。

2.磁盘分割与格式化

fdisk

是一个臭虫（直接从man fdisk 复制下来的）
在 Linux 中有很多版本的 *fdisk 类程序。 每一个都有自己的强项和缺点。分别试着使用 cfdisk，fdisk， sfdisk． （fdisk是一个有很多臭虫的分区工具软件，它所做的操作是模糊不清的，通常在碰巧的情况下它才会正常的运行。 它唯一值得使用的地方是它对BSD 的磁盘标签和非 DOS 的分区表有所支持， 尽量少用这个程序。   

（sfdisk是一个专为黑客提供的程序，它的用户界面很不友善， 但它更精确，也比 fdisk 和 cfdisk 更有效。另外，它只能以非交互的方式运行。

cfdisk 是一个漂亮的程序，它只接受最严谨的分区表，而且它能生成高质量的分区表。 如果可能，你最好使用这个程序。）

fdisk最主要的工作就是修改分区表，咱们就先按书上的步骤走一遍：

先是删除的步骤：

 按q退出（系统认定以上步骤作废，即无事发生，按 w是真的保存设定了噢）

再来增加分区的操作：步骤同上，不过删除是d，新增就是n啦，n-》p（主分区）-》选编号1-4（未使用过的）-》q，不保存，哈哈哈

e2label - Change the label on an ext2/ext3/ext4 filesystem  修改设备名

这是什么东西。

使用e2label对磁盘操作时，如果报“e2label: Bad magic number in super-block while trying to open /dev/sdb1 ,Couldn’t find valid filesystem superblock.”这样的报错。是因为e2label对xfs文件系统做操作出现的，一般是centos7以上系统，在7以上系统应该使用xfs_admin来操作即可！

如：

[root@localhost ~]# xfs_admin -l /dev/sdb1       #查看xfs文件系统卷标
 label = ""
[root@localhost ~]# xfs_admin -L test /dev/sdb1 #设置xfs文件系统的卷标为test
 writing all SBs
 new label = "test"
[root@localhost ~]# xfs_admin -l /dev/sdb1
 label = "test"

xfs_admin - change parameters of an XFS filesystem

然鹅

。。。唉，在这先插个眼xfs的基本使用http://www.rundba.com/?post=59。我先往下学Linux的基本指令。

mke2fs Linux下重要的格式化工具

-b设定每个数据块的大小

-i设定inode值

-c检查磁盘错误

-L设定这个扇区的label（表头名称）

-j建立ext3这个具备日志管理功能的文件格式

哈哈哈哈，这个可以改名，但我没有改

mknod - 建立块专用或字符专用文件

mknod 用指定名称产生一个FIFO（命名管道），字符专用或块专用文件。

文件系统中的一个专用文件存贮着三种信息（布朗型、整型、整型）。
布朗型在字符文件与块文件之间作出选择，两个整型是主、次设备号。

通常，一个专用文件并不在磁盘上占用空间，仅仅是为操作系统提供交流，而不是为数据存贮服务。一般地，专用文件会指向一个硬件设备（如：磁盘、磁带、打印机、虚拟控制台）或者操作系统提供的服务（如：/dev/null, /dev/random）。

块文件通常类似于磁盘设备（在数据可以被访问的地方赋予一个块号，意味着同时设定了一个块缓存）。所有其他设备都是字符文件。（以前，两种文件类型间是有差别的。比如：字符文件I/O没有缓存，而块 文件则有。）

mknod命令就是用来产生这种类型文件的。

以下参数指定了所产生文件的类型：

p FIFO型

b 块文件

c 字符文件

最下面一行  3， 3嗯就是这了

 3.检查硬盘坏轨与数据同步写入

fsck检查硬盘坏轨，有的话把数据扔到lost+found文件夹里，fsck - 检查并修复Linux文件系统。

系统启动时就会执行的指令 fsck -A根据/etc/fstab，扫描所有设备

-a自动修复检查到的问题扇区，不用一直按y

-r修复检查到的问题扇区，会让你一直按y

使用这个指令的情况是在系统出现极大问题时，（扫描硬盘时会导致部分文件系统损坏）所以在Linux启动时必须进入单人单机模式下（runlevel1）进入维护的情况下再使用吧，用的时候就是fsck -a /dev/xxx，确认成功后reboot。

Linux为了系统效率，默认会将一些数据写在内存里，而不是直接写入硬盘，但是系统莫名其妙的关机，我们就需要特定的方法让这些数据回到硬盘即sync。

指令就是sync（一般是两次以上）就这样打上去sync；sync；sync；reboot

4.关于启动盘

制作一张可引导的启动软盘

mkbootdisk 制作启动软盘（我装的版本就没有这个。难受）

fdformat 用来低级格式化软盘，这个可以

6.硬盘的装载

要建装载目录，如果不为空，装进去后，原来的东西会被清空哦

mount这个指令可以装载 linux的，windows的光驱 软驱 硬盘，不错哦（但是现在我用不到，我就不看了）

umount 卸载

6.硬盘效能测试与启用

hdparm可以开启32位存取模式。

过