详谈Linux文件系统基础和相关操作以及swap分区

Posted 2020-06-21

一、基础概念

文件系统是一种管理存储设备上所存储的文件的一种内生性软件。

能与硬件的存储设备进行交互的只有内核。在操作系统还没有启动的时候，内核也没有启动，由于内核必须依靠文件系统才能启动。然而文件系统由存放于内核中，内核启动前文件系统不存在。这样环绕的问题，类似一个“鸡生蛋，蛋生鸡”的问题。其实，在操作系统启动时，MBR中的Bootloader会自动识别根文件系统（/），随之根文件系统中的内核便会启动，操作系统启动完成。

二、文件系统类型

   虚拟文件系统（VFS）：可以识别其他不同的文件系统，并转换成本机可以识别的文件系统。

   基本文件系统：ext2，ext3，ext4，xfs，jfs，ntfs等。

   网络文件系统：NFS等。

   光盘文件系统：iso9660。

   集群文件系统：GFS，其分布于多台计算机上，计算机之间通过某种方式通行，将集群内所有存储空间的资源整合，并向外以统一的接口提供文件访问的一种文件系统等。 

   交换分区：swap。

三、ext4文件系统对于文件的管理方式

   ext4是目前比较常用的文件系统，一下就该文件系统的管理做简单介绍。

    block：文件系统管理文件的基本单元，block的大小通常是2^nK。

    inode：存放文件的属主、属组、访问权限、时间戳。最重要的是存放文件所在的数据块信息。

    inode位图：存放闲置的inode和已使用的inode信息。方便在存储文件时，为文件分配相应的inode。

    block位图：与inode位图类似，存放闲置的block和已使用的block。方便为文件分配block，存储文件内容。

    super block：存放inode、inode位图以及block位图的在文件系统中的存储位置。

    日志记录区：防止在存储文件过程中，由于断电等硬件故障导致文件存储失败，再次开机时，删除该无效文件。在存储文件的时候，给文件分配一个inode之后，在inode区和日志记录区均有记载，如果存储成功，该inode会被删除，如果在存储过程中遇到故障，就会记录该inode，便于下次开机对文件系统的检测和清理。

四、文件系统操作：

  1、分区只能由4个主分区，为什么？

  启动操作系统的MBR一共含有512字节，前446字节存放Bootloader用于启动操作系统，接着64字节存放分区信息，每16个字节存放一个分区信息，所以一个操作系统只能由四个主分区，若想使用多个分区，可以将其中一个或者两个分区设置为扩展分区，然后再扩展分区中可以创建多个逻辑分区。

  2、分区操作：

     命令：fdisk <device-name>, 进入交互式界面。

 

   交互式的常用Command：

     n：增加新分区

     d：删除分区

     p：打印当前磁盘的分区信息

     t：调整分区标记（分区ID）

     L：列出所有分区的ID信息

     w：保存分区信息并退出

     q：不保存退出

     m：获取帮助

    新建的分区信息查看方式：

      1、/proc/partition文件中保存所有存储设备的分区信息。

      2、使用命令。fdisk -l <device-name>

  2、格式化

  命令：mke2fs [option] <device-name>、mkfs；

    Option:

      -t fs-type: 指定文件系统类型（常用）

     -L label: 指定卷标

     -b block-size: 指定数据块大小

     -i byte_per_inode: 指定几个字节对应一个inode

     -N inode-num; 指定inode数目

     -I inode-size: 指定inode大小

   创建ext4分区的不同方式（其他文件系统类似）：

      1、# mke2fs -t ext4 /dev/sdb1;

      2、# mkfs.ext4

      3、# mkfs -t ext4 /dev/sdb1

    其他命令：

       1、blkid <device-name> 查看存储设备的文件系统类型。

        # blkid /dev/sdb1

       2、dumpe2fs [option] <device-mname> 查看块组信息。

        Option：-h 只显示super block中的信息。

       3、tune2fs [option] <device-name> 调整超级块中的信息

        Option：

      -l ：查看超级块信息

      -L label ：修改卷标信息

      -j：如果原文件系统为ext2，则升级为ext3，并不影响数据。

      -o mount-option：指定挂载属性 

      -O：调整分区特性

          关闭某特性：tune2fs ^feature <device-path>

          打开某特性：tune2fs feature <device-path>

       4、fsck、e2fsck。检测文件系统。

    3、挂载|卸载存储设备

      挂载：mount <device-path> <destdir-name>

          # mount /dev/sdb1 /mnt/sdb_data

        自动挂载：将需要挂载的设备在/etc/fstab文件中进行编辑，然后执行命令“mount -a”即可。

       卸载：umount {device-path | destdir-name}

          # umount /dev/sdb1

          # umount /mnt/sdb_data

    4、查看磁盘使用情况

       命令：df，du

       df [option] <device-name>：查看挂在设备使用情况

          Option：-h 换算成人容易识别的单位

                -i 查看inode 使用情况

       du [option] <file-name>：查看文件占用存储设备的情况

          Option：-h human-readable    

                -s 整个目录在磁盘中的使用情况

五、交换分区的创建

   1、调整分区类型：

     

2、格式化交换分区：

    命令：mkswap <device-name>

        # mkswap  /dev/sdb1

3、启动|关闭交换分区

  命令：swapon [option] <device-path>、swapoff [option] <device-path>

     Option: -a ：（启动｜禁用）所有交换分区

         -p # ：启动时指定优先级

  启动：# swapon /dev/sdb1

  关闭：# swapoff /dev/sdb1

=================  以上就是我对文件系统的浅谈，如有不妥欢迎指出 =========================

 

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