《Linux操作系统》03Linux磁盘与文件系统

三目项Linux磁盘与文件系统企业级卓越人才培养方案（信息类专业集群）学习目标了解磁盘的基本知识；熟悉外部存储的挂载；掌握对Linux系统添加磁盘的相关操作；具有对Linux系统磁盘管理的能力。磁盘磁盘简介磁盘是计算机中的重要组成部件之一，通常磁盘是指计算机中的硬盘，其主要作用是用来存储计算机中的数据。最早的磁盘是IBM（国际商用机器公司）公司的IBM305RAMAC，其体积相当于两个电冰箱的体积，而存储容量却只有5MB，如图3-2所示。磁盘基本参数磁盘简介（1）容量容量是硬盘最主要的参数，也是人们对硬盘性能最为直观的感受。现代硬盘容量通常是以GB字节进行计算的，最为常见的是500GB和1TB（1024GB）的硬盘。通常情况下，在选购硬盘时，如果选择500GB的硬盘，使用容量要比500GB小，因为硬盘的生产厂商是按照1MB=1000KB计算生产的（2）转速转速是指硬盘内主轴的旋转速度，也是就硬盘盘片在一分钟内能完成最大的转速。转速往往可以用来分别硬盘的档次。转速越高的硬盘，价格也往往越高。转速直接影响到硬盘对文件的传输速率。通常台式机的硬盘转速以5400rpm和7200rpm为主，而笔记本的硬盘往往以4200rmp和5400rpm为主。转速越高的硬盘读写速度越快，但高转速所带来的负面作用是温度升高、电机磨损和工作噪音。（3）传输速率传输速率是指硬盘的对数据的传输速度，单位是MB/S（兆字节每秒）。（4）缓存缓存是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，是硬盘与外部接口之间的缓冲器。磁盘基本参数磁盘相关命令lsblk--help用法:lsblk[选项...]<磁盘名称>（1）磁盘查看命令磁盘查看命令为“lsblk”，可使用“lsblk--help”命令查看其说明，格式如下所示。选项说明为空以树状列出所有块设备-d仅列出磁盘本身，并不会列出该磁盘的分区数据-f同时列出该磁盘内的文件系统名称-i使用ASCII的线段输出-m同时输出该装置在/dev底下的权限数据-p列出该装置的完整文件名-t列出该磁盘装置的详细数据密码管理的常用选项文件系统简介随着计算机使用的时间越来越长，存储到磁盘上的文件也越来越多，当各种类型的信息存储在一起时，就会导致查找文件和获取文件变得十分麻烦，为了解决这种问题，产生了文件系统。文件系统是存储和组织计算机数据的一种方式。文件系统的功能是确定存储设备或系统硬盘分区中文件的组织方法和数据的存储结构。简而言之，文件系统用于确定如何在存储设备上组织文件。文件系统常见文件系统的格式（1）FAT文件系统

FAT文件系统是Microsoft

（微软）公司在其操作系统上使用的一种文件系统格式。FAT并不是指单单一种文件系统模式，而是微软FAT文件系统系列的统称。该文件系统最早出现在1982年的MS-DOS系统中，当时FAT文件系统名为FAT16，全称为文件分配表系统。（2）NTFS文件系统

随着计算机技术的发展，单个文件越来越大，对于单个文件4GB的约束，已经难于满足用户对文件系统的需求。自1993年至今NTFS文件系统已经变得越发成熟，它突破了老式的FAT文件系统的束缚，最大支持单个文件2TB的大小，即使面对最为严苛的数据存储，以现在的数据大小，NTFS也可以胜任。文件系统常见文件系统的格式（3）exFAT文件系统

在U盘插入计算机后，如果要对其进行分区，会出现另外一个文件系统exFAT，它是由于FAT32文件系统等不支持4G及其更大的文件而被推出。exFAT是微软为闪存（常见的SD卡就为闪存的一种），而设计的文件系统。该文件系统常用于U盘等闪存设备，对于磁盘该文件系统并不适用。（4）EXT文件系统

EXT（全称为Extendedfilesystem，意为扩充文件系统）是Linux系统的第一个文件系统。最初版本的EXT文件系统于1992年发表，如今EXT的最新版本为EXT4。EXT作为Linux系统中最常见的文件系统，被广泛的应用在各种Linux发行版之上，例如：CentOS5.X、CentOS6.X版本，都支持EXT文件系统。而EXT文件系统虽然被使用广泛，但是依然有其自己的弊端：格式化较慢。因此在Centos7.x系统开始文件系统已经由Ext4，转变为了XFS。文件系统XFS文件系统（1）数据完整性使用XFS作为文件系统时，如果发生死机的状况时，有序XFS开启了日志文件功能，所以磁盘上的文件不会因为计算机意外“死机”遭到破坏，并且无论数据量的大小，XFS文件系统都可以根据日志文件在短时内恢复数据内容。（2）传输特性

分配存储空间块XFS的另一个特性，对于Linux系统上的各种文件系统对比，XFS文件系统性能最为出众。（3）可扩展性

XFS是一个64位的文件系统，可以支持上百万TB字节存储空间。最大支持文件的大小为9EB，最大的系统文件尺寸为18EB。（4）传输带宽XFS吞吐量最高可以达到7GB每秒。对单个文件的吞吐量可达到4GB每秒。文件系统文件系统工作原理文件系统的运行和操作系统的数据有关。操作系统之中除了文件的实际数据之外，文件还有很多的属性，例如Linux系统中分为文件权限和文件属性。文件系统会将文件实际内容和文件属性分别存储在不同的位置，权限与属性存储到inode中，实际数据则被放置到datablock区块中。除这两种之外，还有一种超级区块（superblock）的存在，超级区块会记录整个文件系统的整体内容，其中包括了inode与block总量、剩余量、使用量。名称说明superblock记录文件系统的整体信息包括inode和block的总量、剩余量和使用量，以及文件系统的格式与相关信息inode记录文件的属性，一个文件占用一个inode，同时记录此文件的数据所在的block号码block实际记录文件的内容，若文件太大时，会占用多个block文件系统文件系统常用命令（1）“df”命令

查看文件系统整体磁盘使用量的命令为“df”，可以用“df--help”命令查看其说明，格式如下所示。df--help用法：df[选项]<目录或文件名>文件查看命令常用选项选项说明为空默认会将系统内所有的都以1Kbytes的容量来列出来-a推算目录所占容量-k列出所有的文件系统，包括系统特有的/proc等文件系统-m区块为1048576字节-h以人们较易阅读的Gbvtes，Mbytes，KBytes等格式自行显示-H等于“-h”，但是计算式，1K=1000，而不是1K=1024-T以M-1000K取代M=1024K的进位方式-i不用磁盘容量，而以inode的数量来显示文件系统文件系统常用命令（2）“du”命令

查看文件系统整体磁盘使用量的另一个命令为“du”，“du”命令是针对文件夹的命令。可以用“du--help”命令查看其说明，格式如下所示。文件查看命令常用选项。du–help用法：du[选项]<目录或文件名>选项说明为空列出系统所有文件夹，并且显示其个数-a列出所有的文件与目录容量，因为默认仅统计目录底下的文件量-h以较易读的容量格式（G/M）显示-s列出总量，而不分别列出每个的目录占用容量-S不包括子目录下的总计，与-s有差别-k以KBytes列出容量显示-m以MBytes列出容量显示磁盘管理磁盘分区磁盘分区表磁盘分区表又称为硬盘分区表，硬盘分区表是整个硬盘的架构。硬盘分区表就像是分区的标识，而操作系统是通过硬盘分区表将硬盘分为若干个区域。如果磁盘分区表被损坏，将会导致某个分区消失或者是硬盘无法使用。常见的分区方案有两种：MBR分区表和GPT分区表。MBR全称是主引导记录，MBR最早在1983年就已经提出。由于其存在于驱动器的开始部分的一个特殊启动扇区内，所以被称为“主引导记录”，在第一个扇区内，包含了已经安装的操作系统的启动器和逻辑分区信息。MBR分区有两个特点：无法处理大于2.2TB容量的分区和支持最多四个主分区（如果想要创建更多的分区，必须创建一个“扩展分区”，并在扩展分区内创建逻辑分区）。磁盘管理磁盘格式化在系统分区后，进行格式化，硬盘才可以使用。而格式化就是安装文件系统。磁盘格式化非常简单。mkfs[选项]磁盘名称“mkfs”选项和使用方式选项参数附加值说明.文件系统类型xfsext4ext3格式化磁盘并将文件系统改为指定参数。CentOS7默认格式为xfs-V

显示详细模式-txfsext4ext3格式化磁盘并将文件系统改为指定参数的附加值-c

可以检查是否有坏轨block

给定block的大小磁盘管理磁盘挂载（1）磁盘挂载命令磁盘挂载需要使用“mount”命令，输入“mount--help”命令可以查看“mount”命令的帮助，“mount”命令格式如下所示。mount[选项][挂载设备][目标文件名]“mount”选项选项说明-V显示程序版本-h显示帮助信息-a将/etc/fstab中定义的所有档案系统挂上-F通常和-a一起使用,为每一个mount的动作产生一个行程负责执行。可以加快挂载的动作-t[类型]指定档案系统的型态，通常不必指定-oro使用只读模式挂载-orw使用可读写模式挂载-L将含有特定标签的硬盘分割挂载磁盘管理逻辑卷逻辑卷全称为逻辑卷分区。在为磁盘分区之后，基本磁盘分区不能随意扩展，如果想要将磁盘分为更多的区域，只能采用逻辑分区的方法。逻辑分区读写速率低于普通磁盘，但其拥有灵活的设备管理方式。逻辑卷的创建过程：从安装硬件设备开始，硬件设备被创建成物理卷（PV），在物理卷上较为分散的各物理卷的存储空间组成卷组（VG），最后在卷组上可以分割不同的逻辑卷（LV）。外部存储设备外部存储设备挂载挂载外部设备的命令格式如下所示。mount-ttypedevicedir对于挂载命令的参数说明（需要注意的是