Linux中文件存储方式和磁盘分区的逻辑组成

在Linux中，文件是如何存储的，磁盘分区的逻辑组成是如何实现的，怎么对磁盘进行分区、格式化、挂载？

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1. 文件是如何存储的  块组  超级块   块组描述符号
   文件系统先是分成了多个块组和超级块。每个块组分别包含了inode和data block,每个块组也包含了inode bitmap和block bitmap；每个块组还包括了块组描述符。
   超级块包括的信息： 卷标、挂载时间、UUID、魔数、文件系统特性、挂载的默认选项、文件系统状态、OS类型、Inode和Block的相关数量、大小、可用数量、 保留的空间等信息。使用tune2fs -l  /dev/sda3来查看超级块的信息。
   GDT：记录了未使用的inodes数量，inode bitmap和datablock bitmap的位置，inode表的位置，空闲的block和inode数量。dumpe2fs /dev/sda3 | less    也可以使用-h参数

2. 链接文件的两种，分别有什么特性
   硬链接：指向同一个inode的多个文件路径
   特性：目录不支持创建硬链接，不能跨分区创建硬链接，创建硬链接会增加inode引用计数。
   ln passwd.back  passwd.back2

软链接：指向一个文件路径的另一个文件路径
一个正常的文件，其inode的指针指向的是datablock的位置，而软链接则是指向了另一个文件的路径。软链接在文件大小是它指向的文件路径的字节数。
ln -s passwd.back passwd.sylink

[root@localhost tmp]# ls -il
总用量 12
33554511 -rwx------. 1 root root  836 2月  29 09:50 ks-script-XVVd4f
33554501 -rw-r--r--. 2 root root 1099 3月   1 11:37 passwd.back
33554501 -rw-r--r--. 2 root root 1099 3月   1 11:37 passwd.back2
33578842 lrwxrwxrwx. 1 root root   11 3月   1 11:38 passwd.sylink -> passwd.back

1. 分区格式化mke2fs
   mke2fs [OPTIONS]  device
   -t {ext2|ext3|ext4}：指明要创建的文件系统类型
   mkfs.ext4 = mkfs -t ext4 = mke2fs -t ext4
   -b {1024|2048|4096}：指明文件系统的块大小；
   -L LABEL：指明卷标；
   -j：创建有日志功能的文件系统ext3；
   mke2fs -j = mke2fs -t ext3 = mkfs -t ext3 = mkfs.ext3
   -i #：bytes-per-inode，指明inode与字节的比率；即每多少字节创建一个Indode;
   默认情况下，每16K字节一个inode
   -N #：直接指明要给此文件系统创建的inode的数量；
   -m #：指定预留的空间，百分比；      
   -O [^]FEATURE：以指定的特性创建目标文件系统；

[root@localhost tmp]# mke2fs -t ext3 -b 4096 -L lq_data -i 32768 -m 3 /dev/sda3
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
文件系统标签=lq_data
OS type: Linux
块大小=4096 (log=2)
分块大小=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
655360 inodes, 5242880 blocks
157286 blocks (3.00%) reserved for the super user
第一个数据块=0
Maximum filesystem blocks=4294967296
160 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
4096 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208,
4096000

Allocating group tables: 完成                            
正在写入inode表: 完成                            
Creating journal (32768 blocks): 完成
Writing superblocks and filesystem accounting information: 完成

1. 掌握Fdisk分区
   请实验完成

2. 元数据区存放了什么
   元数据区存储了：inode  inode位图和块位图
   数据存储区则是磁盘块。
   inode存储了文件的权限和属性相关信息。可以使用 stat /etc/passwd来查看文件的元数据信息。

3. 如何让内核识别新的分区  parx   kpartx
   cat /proc/partitions
   当我们使用fdisk对一个磁盘进行了分区，并且使用mke2fs工具对分区进行了格式化以后，需要让内核识别我们的新分区。
   此时，可以使用cat /proc/partitions来看一下，内核有没有识别到这个分区。
   如果没有识别，让内核重读一下分区信息。

A.  partx - tell the Linux kernel about the presence and numbering of on-disk partitions

-a     Add the specified partitions, or read the disk and add all partitions.

     用法：   partx  -a /dev/sda

B. kpartx - Create device maps from partition tables
-a     Add partition mappings
用法： kpartx -a /dev/sda

如果一次没有刷出来，请再刷一次。

1. 创建交换分区并生效
   mkswap  /dev/sda6
   swapon
   创建一个5G的交换分区

2. blkid   定位或显示块设备的属性。
   [root@localhost ~]# blkid /dev/sda3
   /dev/sda3: LABEL="lq_data" UUID="f80f0e3d-9ccb-43a2-ac30-98722a8a6ea2" TYPE="ext3"

[root@localhost ~]# blkid -L lq_data
/dev/sda3

[root@localhost ~]# blkid -U f80f0e3d-9ccb-43a2-ac30-98722a8a6ea2
/dev/sda3

[root@localhost ~]# blkid -t TYPE=ext3
/dev/sda3: LABEL="lq_data" UUID="f80f0e3d-9ccb-43a2-ac30-98722a8a6ea2" TYPE="ext3

1. e2label   查看和设置卷标，如果不跟卷标则是查看卷标，如果跟卷标，则表示设置新卷标。
   e2label     device     [LABEL]

[root@localhost ~]# e2label /dev/sda3
lq_data
[root@localhost ~]# e2label /dev/sda3 DATA
[root@localhost ~]# e2label /dev/sda3
DATA
[root@localhost ~]# blkid /dev/sda3
/dev/sda3: LABEL="DATA" UUID="f80f0e3d-9ccb-43a2-ac30-98722a8a6ea2" TYPE="ext3"

1. tune2fs：在ext系列文件系统上调整文件系统的参数，其中作用最大的是-O和-o
   -l  查看超级块的内容
   -j  将ext2升级为ext3,无损升级
   -L  设置卷标
   -m  不格式化，调整预留的空间的百分比，默认为5%
   -O  [^]feature  调整指定特性
   -o  调整默认挂载选项
   tune2fs -o acl /dev/sda5

[root@localhost ~]# mke2fs -t ext2 -L TEST -m 10 /dev/sda3
接下来，我们通过tune2fs来调整文件系统的属性，我先尝试在挂载状态下进行。

[root@localhost ~]# mount /dev/sda3 /mnt
A. 将文件系统类型升级成ext3
[root@localhost ~]# tune2fs -j /dev/sda3
tune2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Creating journal inode: 完成
[root@localhost ~]# blkid /dev/sda3
/dev/sda3: LABEL="TEST" UUID="96361554-d8a3-43cb-860d-45ce26daaeff" SEC_TYPE="ext2" TYPE="ext3"

B. 设置卷标为Corun
[root@localhost ~]# tune2fs -L Corun /dev/sda3
tune2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
[root@localhost ~]# blkid /dev/sda3
/dev/sda3: LABEL="Corun" UUID="96361554-d8a3-43cb-860d-45ce26daaeff" SEC_TYPE="ext2" TYPE="ext3"

C. 更改预留的空间百分比为2%
[root@localhost ~]# tune2fs -m 2 /dev/sda3
tune2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Setting reserved blocks percentage to 2% (104857 blocks)

1. dumpe2fs: 显示ext系列文件系统的属性信息
   dumpe2fs /dev/sda5
   dumpe2fs -h /dev/sda5

2. fsck和e2fsck

   ext系列文件系统的专用工具：
   e2fsck : check a Linux ext2/ext3/ext4 file system
   e2fsck [OPTIONS]  device
   -y：对所有问题自动回答为yes;
   -f：即使文件系统处于clean状态，也要强制进行检测；

   fsck：check and repair a Linux file system
   -t fstype：指明文件系统类型；
   fsck -t ext4 = fsck.ext4
   -a：无须交互而自动修复所有错误；
   -r：交互式修复；

3. 文件系统的挂载与卸载    
   mount DEVICE DIR
   umount  DEVICE|DIR

示例：
mount /dev/sda3 /mnt
umount /dev/sda3

南要注意的是：挂载点应该是一个空目录，推荐将挂载点放置在根所在的文件系统上。