Linux中文件存儲方式和磁盤分區的邏輯組成

在Linux中，文件是如何存儲的，磁盤分區的邏輯組成是如何實現的，怎么對磁盤進行分區、格式化、掛載？

1. 文件是如何存儲的  塊組  超級塊   塊組描述符號
   文件系統先是分成了多個塊組和超級塊。每個塊組分別包含了inode和data block,每個塊組也包含了inode bitmap和block bitmap；每個塊組還包括了塊組描述符。
   超級塊包括的信息： 卷標、掛載時間、UUID、魔數、文件系統特性、掛載的默認選項、文件系統狀態、OS類型、Inode和Block的相關數量、大小、可用數量、 保留的空間等信息。使用tune2fs -l  /dev/sda3來查看超級塊的信息。
   GDT：記錄了未使用的inodes數量，inode bitmap和datablock bitmap的位置，inode表的位置，空閑的block和inode數量。dumpe2fs /dev/sda3 | less    也可以使用-h參數

2. 鏈接文件的兩種，分別有什么特性
   硬鏈接：指向同一個inode的多個文件路徑
   特性：目錄不支持創建硬鏈接，不能跨分區創建硬鏈接，創建硬鏈接會增加inode引用計數。
   ln passwd.back  passwd.back2

軟鏈接：指向一個文件路徑的另一個文件路徑
一個正常的文件，其inode的指針指向的是datablock的位置，而軟鏈接則是指向了另一個文件的路徑。軟鏈接在文件大小是它指向的文件路徑的字節數。
ln -s passwd.back passwd.sylink

[root@localhost tmp]# ls -il
總用量 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. 分區格式化mke2fs
   mke2fs [OPTIONS]  device
   -t {ext2|ext3|ext4}：指明要創建的文件系統類型
   mkfs.ext4 = mkfs -t ext4 = mke2fs -t ext4
   -b {1024|2048|4096}：指明文件系統的塊大小；
   -L LABEL：指明卷標；
   -j：創建有日志功能的文件系統ext3；
   mke2fs -j = mke2fs -t ext3 = mkfs -t ext3 = mkfs.ext3
   -i #：bytes-per-inode，指明inode與字節的比率；即每多少字節創建一個Indode;
   默認情況下，每16K字節一個inode
   -N #：直接指明要給此文件系統創建的inode的數量；
   -m #：指定預留的空間，百分比；      
   -O [^]FEATURE：以指定的特性創建目標文件系統；

[root@localhost tmp]# mke2fs -t ext3 -b 4096 -L lq_data -i 32768 -m 3 /dev/sda3
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
文件系統標簽=lq_data
OS type: Linux
塊大小=4096 (log=2)
分塊大小=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
655360 inodes, 5242880 blocks
157286 blocks (3.00%) reserved for the super user
第一個數據塊=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                            
正在寫入inode表: 完成                            
Creating journal (32768 blocks): 完成
Writing superblocks and filesystem accounting information: 完成

1. 掌握Fdisk分區
   請實驗完成

2. 元數據區存放了什么
   元數據區存儲了：inode  inode位圖和塊位圖
   數據存儲區則是磁盤塊。
   inode存儲了文件的權限和屬性相關信息。可以使用 stat /etc/passwd來查看文件的元數據信息。

3. 如何讓內核識別新的分區  parx   kpartx
   cat /proc/partitions
   當我們使用fdisk對一個磁盤進行了分區，并且使用mke2fs工具對分區進行了格式化以后，需要讓內核識別我們的新分區。
   此時，可以使用cat /proc/partitions來看一下，內核有沒有識別到這個分區。
   如果沒有識別，讓內核重讀一下分區信息。

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

如果一次沒有刷出來，請再刷一次。

1. 創建交換分區并生效
   mkswap  /dev/sda6
   swapon
   創建一個5G的交換分區

2. blkid   定位或顯示塊設備的屬性。
   [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   查看和設置卷標，如果不跟卷標則是查看卷標，如果跟卷標，則表示設置新卷標。
   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系列文件系統上調整文件系統的參數，其中作用最大的是-O和-o
   -l  查看超級塊的內容
   -j  將ext2升級為ext3,無損升級
   -L  設置卷標
   -m  不格式化，調整預留的空間的百分比，默認為5%
   -O  [^]feature  調整指定特性
   -o  調整默認掛載選項
   tune2fs -o acl /dev/sda5

[root@localhost ~]# mke2fs -t ext2 -L TEST -m 10 /dev/sda3
接下來，我們通過tune2fs來調整文件系統的屬性，我先嘗試在掛載狀態下進行。

[root@localhost ~]# mount /dev/sda3 /mnt
A. 將文件系統類型升級成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. 設置卷標為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. 更改預留的空間百分比為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: 顯示ext系列文件系統的屬性信息
   dumpe2fs /dev/sda5
   dumpe2fs -h /dev/sda5

2. fsck和e2fsck

   ext系列文件系統的專用工具：
   e2fsck : check a Linux ext2/ext3/ext4 file system
   e2fsck [OPTIONS]  device
   -y：對所有問題自動回答為yes;
   -f：即使文件系統處于clean狀態，也要強制進行檢測；

   fsck：check and repair a Linux file system
   -t fstype：指明文件系統類型；
   fsck -t ext4 = fsck.ext4
   -a：無須交互而自動修復所有錯誤；
   -r：交互式修復；

3. 文件系統的掛載與卸載    
   mount DEVICE DIR
   umount  DEVICE|DIR

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

南要注意的是：掛載點應該是一個空目錄，推薦將掛載點放置在根所在的文件系統上。