Linux磁碟與文件系統管理概要
- 2020 年 6 月 3 日
- 筆記
Linux磁碟與文件系統管理
硬碟組成與分區
- 硬碟組成
- 圓形的碟片（主要記錄數據）
- 機械手臂與磁頭（可讀取碟片上的數據）
- 主軸馬達，轉動碟片，讓機械手臂的磁頭在碟片上讀取數據
- 扇區（Sector）為最小的物理存儲單位，每個扇區512bytes
- 將扇區組成一個圓，那就是柱面（Cylinder），柱面是分區的最小單位
- 第一個扇區最重要，裡面有硬碟主引導記錄(Masterbootrecord,MBR)及分區表(partition table),其中MBR佔446bytes，partition table佔64bytes
- 磁碟分區：分區的開始柱面到結束柱面
- 主分區與擴展分區最多可以有4個（硬碟的限制）
- 擴展分區最多只能有一個（作業系統限制）
- 邏輯分區是由擴展分區分出來的
- 能夠被格式化後作為數據訪問的分區為主分區與邏輯分區，擴展分區無法格式化
- 邏輯分區的數量因作業系統而不同，在Linux系統中，IDE硬碟最多有59個邏輯分區（5號到63號），SATA硬碟則有11個邏輯分區（5號到15號）
文件系統特性
- super block(1024bytes):記錄此文件系統的整體資訊，包括inode/block的總量，使用量，剩餘量，文件系統格式與相關資訊。
- inode：記錄文件屬性，一個文件佔用一個inode，同時記錄此文件的數據所在的block號碼。
- block：記錄文件的實際內容，若文件太大時會佔用多個block，inode只有128bytes，記錄一個block號碼要4bytes。
- inode將記錄block號碼的區域定義為12個直接，一個間接，一個雙間接，一個三間接記錄區。
日誌文件系統：例如EXT3
- 預備：當系統要寫入一個文件時，會現在日誌記錄塊中記錄某個文件準備要寫入的資訊。
- 實際寫入：開始寫入文件的許可權與數據，開始更新meta data數據。
- 結束：完成數據與meta data的更新後在日誌記錄塊中完成該文件記錄。
虛擬文件系統（Virtual Filesystem Switch VFS）
整個Linux系統都是通過VFS內核功能去讀取文件系統，都是VFS在進行管理，用戶並不需要知道每個分區的文件系統是什麼，VFS會主動幫我們做好讀取的操作。
掛載點
掛載點一定是目錄，該目錄為進入該文件系統的入口
文件系統的簡單操作
- 磁碟與目錄的容量
- df:列出文件系統的整體磁碟使用量
- du：評估文件系統的磁碟使用量（常用於評估目錄所佔容量）
- 與df不一樣的是，du會直接到文件系統內去查找所有文件數據
- 連接文件：ln
- 硬連接或實際連接：創建新文件，該文件連接到了目標文件的inode，都指向同一個block，不管刪除其中哪個文件，都可以通過另一個文件找到inode和block讀取到文件數據。
- 硬連接限制：不能跨文件系統，不能連接目錄
- 軟連接：創建一個新文件，該文件有自己的inode和block，只是block裡面存的是另一個文件的地址，當那個地址的文件被刪除時，該文件就讀取不到文件數據了。
- ln [-sf] 源文件 目標文件，不加任何參數就是硬連接。
-s 軟連接
-f 如果目標文件存在時，先刪除再創建
磁碟的分區，格式化，檢驗與掛載
- 分區：fdisk [-l] 設備名稱
- 磁碟格式化：mkfs [-t 文件格式系統] 設備文件名
- 磁碟檢驗：fsck [-t 文件系統] 設備名稱
- 磁碟掛載與卸載
- 掛載：mount 設備文件名 掛載點
- 卸載：umount 設備文件名 掛載點
- 掛載條件：單一文件系統不能被重複掛載在不同的掛載點；單一目錄不能重複掛載多個文件系統；作為掛載點的目錄理論上應該是空目錄。
- 設置開機掛載：直接到/etc/fstab去修改，下面說說系統掛載的限制：
- 根目錄是必須掛載的，而且一定要先於其它的mount point被掛載
- 其它掛載點必須為已新建的目錄
- 所有掛載點在同一時間內只能掛載一次
- 所有分區在同一時間內只能掛載一次
- 要卸載的話，必須先將工作目錄移到掛載點（及其子目錄之外）
