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Linux磁盘与文件系统管理
Linux文件系统初识
（一）磁盘与分区
磁盘主要组成结构：
①圆形碟片：主要记录数据部分；②机械手臂、磁头：可擦写碟片数据③主轴马达：协助磁头读写数据
存储数据的介质上来区分，关于硬盘可分为机械硬盘（Hard disk Drive, HDD）和固态硬盘（Solid State disk, SSD），机械硬盘采用磁性碟片来存储数据，而固态硬盘通过闪存颗粒来存储数据。
磁盘分区：
扇区为linux文件系统最小物理存储单位，主要有512B和4KB格式，扇区组成柱面；
磁盘分区两种格式：MBR分区表、GPT分区表
分区磁盘文件名：物理磁盘文件名模拟为/dev/sd[a-p] [1-128]格式，对于虚拟机，磁盘通常为/dev/vd[a-p] [1-128]格式。
（二）文件系统特性
linux正统文件系统为linux second Extended file system,ext2 fs。windows不支持此文件系统。
文件系统通常会将文件权限、属性与文件数据两部分数据存放在不同区块，权限与属性放置在inode中，而实际数据被放置在数据区块。
分区：①boot sector；②super block ；③inode ；④block。
文件数据存取两种形式：
索引式文件：类似于碎片目录化整理，通过碎片整理，将同一文件所属区块集合起来，放置在inode中，便于读取。（ext2格式）
FAT格式：读取文件，通过前后关系接连方式，引出全部内容。（U盘）
（三）ext2文件系统
ext2文件系统格式化：
启动扇区 boot sector安装启动引导程序，Block Group区块：
Superblock超级区块：记录整个文件系统相关信息：数据区块与总量、未使用与已使用inode与数据区块数量、数据区块与inode大小、文件系统挂载时间及最近一次写入数据时间等。Superblock含有一个有效检验位，有效位为1表示未被挂载，为0表示文件系统已挂载。一般存在于第一区块群组内，后续一般为第一区块超级区块备份。
df 命令主要读取的数据几乎都针对的是整个文件系统，df 命令主要是从各文件系统的 Super block 中读取数据。
关于ext2文件系统区块限制：
除非重格式化，区块的大小与数量在格式化完就不能进行修改；每个区块内最多仅放置一个文件，区块容纳不下情况，会占用多看区块弥补，可剩不可少。
inode表用于记录文件属性以及文件实际数据位置：读写属性、拥有者与用户组、文件大小、建立与状态改变时间等，记录区块号码的区域定义为12个直接、1个间接、1个双间接、1个三间接记录区。限制文件总额 = 直接+间接+双间接+三间接。
ext2支持三种区块格式：1K、2K、4K，由此磁盘分容量对文件大小有差异；
计算格式：format = 格式/4B ，sum = (format间接 +format x format双间接 +format x format x format三间接)x格式+12x格式
| Block大小 | 1KB | 2KB | 4KB |
|---|---|---|---|
| 单个最大文件限制 | 16GB | 256GB | 2TB |
| 最大文件系统容量 | 2TB | 8TB | 16TB |
通过 dumpe2fs 指令可查询 ext 系列超级区块信息
（四）文件存取与日志功能
确定用户对文件的目录是否具有相应权限，根据inode对照表找到没有使用的inode号码、并将文件权限与属性写入，格局区块对照表找到没有使用的区块号码，并将实际数据写入区块，更新inode表指向实际数据区块，更新区块对照表及超级区块内容。
一般将inode对照表与数据区块称之为数据存放区域，至于超级区块内容、区块对照表等成为元数据。
日志式文件系统
当系统需写入文件时，会先在日志记录区块记录某个文件准备写入的信息，实际写入时，开始写入文件的权限与数据，开始更新Metadata数据，并在日志记录区块完成改文件相关记录。
（五）目录树及挂载点
文件系统，在建立目录时，分配一个inode 与至少一块区块给目录。（ls -li查询根目录占用inode）
挂载为文件系统与目录树结合的操作，挂载点mount point一定是目录，进入文件系统的入口。
对文件操作，需经过目录的inode 与区块，找到指定信息调整位置。具体由根目录开始，通过挂载信息找到挂载点的inode号码指定区块，确认权限，读取区块内容。（同一个inode只会对应到一个文件内容）
文件系统简单操作
（一）磁盘与目录容量
磁盘的整体数据放置在超级区块中，而每个文件的容量记载在inode中。
命令行模式下：
df： df [ -ahikHTm ] [ 目录或文件名 ]
列出文件系统的整体磁盘使用量，数据为整个文件系统，读取范围主要是超级区块的信息；
查看文件系统的磁盘使用量，目录所占的磁盘空间，du默认会将所有文件的大小列出。
（二）硬链接、符号链接
linux包含两种链接文件方式：①快捷方式功能链接目标文件或目录；②通过文件系统inode链接目标文件（硬链接--对于单一文件操作），硬链接使得能在某目录下新增一条文件名链接到某个inode号码的关联记录中，并非真正意义产生文件。
一般来说，使用硬链接设置链接文件时，磁盘的空间与inode数目不会发生改变，仅多一条关联数据。目录填满的情况下，关联会产生新区块记录文件关联性，会导致磁盘变化。
符号链接就是建立一个独立文件，让数据指向它链接目标文件的文件名，源文件被删除，符号链接也会失效。
链接文件命令：#ln [ -sf ] [ 源文件 ] [ 目标文件 ] ；使用ln命令，不加任何参数即为硬链接，-s为符号链接。-f目标文件存在，就主动将目标文件直接删除后建立。
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