8.1 探索linux文件系统

8.1.1 基本的Linux文件系统

ext：最早的文件系统，叫扩展文件系统。使用虚拟目录操作硬件设备，在物理设备上按定长的块来存储数据。

用索引节点的系统来存放虚拟目录中所存储的文件信息。

有一张索引节点表：对应每个文件都有一个条目，存储了（文件名，文件大小，文件属主，文件属组，访问权限，还有一个指针）

通过索引节点号来标识文件

文件大小不得超过2GB。

在文件写入到物理设备时，存储数据很容易分散在整个设备中（碎片化），降低文件系统的性能。查找起来费时。

 

ext2：第二代扩展文件系统：

增加了创建时间值，修改时间值，最后访问时间值。最大文件大小增加到2TB。（ext2后期增加到32TB）

按组分配磁盘块来减轻碎片化，将数据块分组，读取文件时就不需要为了数据块查找整个物理设备了。

 

致命问题：每次存储或更新文件，都要同新信息来更新索引节点表，这个操作并非总是一气呵成的。容易在系统崩溃或断电时损坏。

 

8.1.2 日志文件系统

增加了安全性。不再将数据直接写入存储设备再更新索引节点的做法，而是先将文件的更改写到临时文件（称为日志，journal）。成功写入存储设备和索引节点之后，再删除对应日志条目。

这样即使断电了，日志文件系统会读取日志文件并处理之前留下的未写入的数据。

有三种广泛使用的日志方法，每种的保护等级都不相同：

数据模式（最安全，性能最差），有序模式，回写模式（性能最好，安全性差点）。

这样很安全，但是比较慢，因为都要写两次。第一次写入日志，第二次写入存储设备。

下面介绍常见的linux日志文件系统。

1 ext3：

用的是有序模式的日志功能。

不足：无法恢复误删的文件，没有任何内建的数据压缩功能，不支持加密文件

2 ext4：  2008年受到linux内核官方支持。大部分linux发行版的默认文件系统

支持数据压缩和加密。还支持一个特性（区段）

还有一项技术块预分配技术：

3 Reiser 文件系统：

只支持回写日志模式

4 JFS文件系统：

目前在用的最古老的日志文件系统之一。采用的是有序日志的方法。

这个文件系统没有流行起来。

5.XFS文件系统：

回写模式。

 

8.1.3 写时复制文件系统（COW技术， copy-on-write）

如果要修改数据，会使用克隆或可写快照。修改过的数据不会直接覆盖当前数据，而是放在另一个位置。即使数据修改已经完成，之前的旧数据也不会被重写。

COW技术已经日渐流行，下面是两种比较流行的。

1.ZFS文件系统

Sun公司2005年搞的，是一个稳定的文件系统。

弱点：没有使用GPL许可

2.Btrf文件系统

B树文件系统。Oracle2007年搞的。稳定性较好。

 

8.2操作文件系统

8.2.1 创建分区

一开始必须在存储设备上创建分区来容纳文件系统。分区可以是整个硬盘，也可以是部分硬盘。

Fdisk工具用来帮助管理安装在系统上的任何存储设备上的分区。

要启动fdisk命令需要指定到分区的存储设备的设备名，还要有超级用户权限

 

$sudo fdisk /dev/sdb    // 插入一个U盘就有了/dev/sdb

其余的步骤可以根据提示去做

 

8.2.2创建文件系统

将数据存储到分区以前，必须用某种文件系统对其进行格式化，这样linux才能使用它。

每种文件系统类型都用自己的命令行程序来格式化分区。

$type mkfs.ext4  // 查看这个工具是否可用。

$ sudo mkfs.ext4 /dev/sdb1  // 这样就是创建一个默认的稳健性系统，还可以加参数

为分区创建文件系统之后，下一步是将它挂载到虚拟目录下的某个挂载点，这样就可以将数据存储在新文件系统中了。

 

$mkdir my_partition

$sudo mount –t ext4 /dev/sdb1  curr_dir/my_partition

这种挂载是临时的，重启就没有了。在linux启动时就自动挂载可以将其添加到/etc/fstab文件中去。

 

总结：要操作文件系统需要三个步骤：

（1）先创建分区， sudo fdisk /dev/sdb

（2）对分区格式化，并创建文件系统：$ sudo mkfs.ext4 /dev/sdb1

（3）将文件系统挂载到虚拟目录下的某个挂载点：

$sudo mount –t ext4 /dev/sdb1  curr_dir/my_partition

 

8.2.3 文件系统的检查与修复。

fsck 命令能够检查和修复大部分类型的linux文件系统。

命令格式：  fsck options filesystem

只能在未挂载的文件系统上运行fsck命令，对于已挂载的，可以先卸载，检查完成再挂载。

 

8.3 逻辑卷管理

（这一节不是很明白，尴尬）

用标准分区在硬盘上创建了文件系统，为已有文件系统添加额外的空间是一件麻烦的事情。

只能在同一个物理硬盘的可用空间范围内调整分区大小，如果硬盘上没有地方了，只能搞个更大的硬盘，再手动将已有的文件系统移动到新的硬盘上。

 

逻辑卷管理器（LVM）:可以通过将另一个硬盘上的分区加入已有的文件系统，动态的添加存储空间。

优点是：不需要重建整个文件系统的情况下，轻松的管理磁盘空间。

 

8.3.1逻辑卷管理布局

核心在于如何处理安装在系统上的硬盘分区。

硬盘称为物理卷（PV），每个物理卷都会映射到硬盘上特定的物理分区。

多个物理卷集中在一起可以形成一个卷组（VG）。

逻辑卷管理系统将卷组视为一个物理硬盘。

整个结构的最后一层的逻辑卷（LV），逻辑卷为linux提供了创建文件系统的分区环境，类似于目前为止我们探讨的linux的物理硬盘分区。

Linux系统将逻辑卷视为物理分区。

 

8.3.2 linux中的LVM

Heina Mauelshagen开发的，1998年发布到Linux社区。允许你在linux上用简单的命令行管理一个完整的逻辑卷管理环境。

Linux LVM有两个可用的版本：

（1）LVM1：只能用于Linux内核2.4版本，仅提供基本的逻辑卷管理功能

（2）LVM2：可用于Linux内核2.6版本，提供了额外的功能

 

8.3.3使用Linux LVM