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linux 系统管理之存储管理1

Linux存储管理

磁盘的接口类型:

IDE:并口,来源于ATA,133Mbps

SCSI:并口,

UltraSCSI320:320Mbps

UltraSCSI640:640Mbps

窄带:7  14

宽带:15  30

SATA:Serial ATA,串口

SATA1 2 3 6Gbps

SAS:串口

6Gbps

USB:

1.0 1.1 2.0 3.0:480Mbps 3.1:10Gbps


双通道:160MBps


IOPS:每秒IO次数

IDE:机械硬盘,50IOPS

SCSI:机械硬盘,100-200IOPS

固态硬盘,400左右

SATA:机械硬盘:100左右

固态硬盘,400

SAS:机械硬盘,200左右

固态硬盘,800左右


PCI-E固态硬盘:100000+   ES3000   DEC


IDE:主板上两个接口,4块IDE硬盘

SATA:4-6接口,4-6块硬盘

SCSI:7  15

SAS:16384块硬盘


机械硬盘:

track:磁道,

sector:扇区,512Bytes,现在所说的扇区,实际上是平均值;

cylinder:柱面,从磁道向所有盘片做投影

partition:分区,分区就是基于柱面来划分的存储空间

head:磁头,每个磁盘表面都有一个磁头;


设备文件:/dev

设备文件是关联到硬件设备的驱动程序和设备的访问入口;


设备号:

major:主设备号,区分设备的类型,用于标明设备所需的驱动程序;

minor:次设备号,区分同种类型下的不同设备,是特定设备的访问入口;


mknod命令:

mknod - make block or character special files

mknod [OPTION]... NAME TYPE [MAJOR MINOR]


设备类型:

块设备:用于随机访问的设备,数据存储和交换的单位是块;

字符设备:用于线性访问的设备,数据的交换单位一般是字符;


设备文件名:IANA-->ICANN 

/dev/

IDE:hd[a-d]

SCSI/SATA/SAS/USB:sd[a-z]


RHEL6、CentOS6开始:

所有的接口类型的硬盘设备统一命名为sd[a-z]


设备引用方式:

设备文件名

卷标(Volume Lable)

link

UUID:全局唯一标识符,128bit


如何使用一个新的硬盘设备?

分区

创建文件系统(格式化)

挂载分区


为何分区?

1.优化I/O性能

2.实现磁盘空间的配额限制

3.进行高速修复

4.隔离系统文件和其他程序文件

5.安装多个操作系统


如何分区?

MBR:硬盘空间小于2TB

MBR:Master(Main) Boot Record, 主引导记录,起源于1982年,

0磁道0扇区:512Byte

446Bytes:boot loader,引导加载程序,GRUB

64Bytes:partition table,分区表,每16Bytes表明一个分区的内容;因此一共有四个主分区;

注意:

1.主分区+扩展分区,最多可以有4个,其分区表位的编号依次为:1,2,3,4

2.逻辑分区的编号从5开始,不管前面的四个数字编号是否被占用;

2Bytes:结束标记,55AA


GPT:硬盘空间大于2TB

GUID Partition Table,GUID分区表,支持128个分区

UEFI(统一扩展固件接口)的硬件可以支持GPT  Boot Legacy


通常使用的分区工具:

fdisk:

用于创建和管理MBR分区,对于一块硬盘,最多只能管理15个分区;


gdisk:GNU disk

用于创建和管理GPT分区,


如果使用fdisk或gdisk命令对于已经有分区并挂载的磁盘的剩余空间进行再次分区,分区的信息即便是保存了,也不会被内核重新读取;如果要让内核识别此类分区:

1.重启计算机;

2.partprobe命令或者partx命令,强制内核重读分区表;

CentOS5/7:partprobe -a [device] 如果省略了设备名,则表示重读所有磁盘的分区表

CentOS6/7:partx -a [device]

kpartx -af [device]


fdisk分区示例:

fdisk - Partition table manipulator for Linux


fdisk -l [device...]

查看指定磁盘的分区表,如果省略device参数,则显示所有磁盘设备的分区表;


fdisk device

对于指定设备进行分区管理;


fdisk子命令:

d   delete a partition

l   list known partition types

m   print this menu

n   add a new partition

e   extended

p   primary partition (1-4)

l logical 


p   print the partition table

q   quit without saving changes

t   change a partition‘s system id

w   write table to disk and exit


parted:GNU

高级分区工具,实时生效;

parted - a partition manipulation program


parted [options] [device [command [options...]...]]


parted /dev/sdb mklabel gpt|msdos

parted /dev/sdb print

parted /dev/sdb mkpart primary 1 200

parted /dev/sdb rm 1


~]# echo ‘- - -‘ > /sys/class/scsi_host/host2/scan

强制内核识别在开机状态下插上的SCSI接口的磁盘


写一个脚本,将一个命令所依赖的共享库文件复制到/mnt/sysroot/lib64目录中,如果库文件已经存在于目标目录中,就不复制。

#!/bin/bash

#

DEST=/mnt/sysroot/lib64

if [ ! -d $DEST ] ; then

mkdir -p $DEST

fi


until [ "$CMD" == ‘quit‘ ] ; do

read -p "give me a command: " CMD

if which --skip-alias $CMD &> /dev/null ; then

for I in $(ldd $(which --skip-alias $CMD) | grep -o "/[^[:space:]]\+") ; do

SRCLIB=$(basename $I)

if [ ! -e ${DEST}${SRCLIB} ] ; then

cp $I $DEST

fi

done

else

echo "Command not invalid."

fi

done


分区方法:

fdisk parted


partprobe  partx -a device


创建文件系统:

FHS /bin /dev /etc

权限

文件的命名规则


为什么要创建文件系统?

一百万册图书

平面分类管理

想要搜索需要的图书,需要遍历;

空间分类管理

门类

几次有限的但有效的查找即可;


创建文件系统实际上就是给分区进行存储空间的逻辑编址;


格式化:

低级格式化:

物理层面完成格式化,在磁盘设备出厂时,通过低级格式化来创建磁道;

主要作用:划分磁道


高级格式化:

分区之后进行,

主要作用:用来创建文件系统,为分区构建逻辑编址单元,簇,块

无论是簇还是块,都是将一个或多个扇区组织在一起,共同完成数据存储;

簇:512B 1024 2048 4096 8192 16384 32768 65536

块:1024 2048 4096


注意:

1.一个块只能放置一个文件的内容,一个文件可以占用多个块;

2.如果在某个分区中,将创建大量的小文件,把块划分的小一些;反之,块就大些

3.如果分区空间比较大,块也应该大一些;


在一个分区中创建了文件系统:

首先,会将分区划分成大小相等的若干块;

元数据块

元数据——inode(index node)

文件的属性:

文件大小

文件权限

文件所有者

文件时间戳

数据块指针


存放元数据的固定的存储空间,称为inode;


每个inode都有其对应的inode编号


数据块

存放文件中所包含的流式数据


特殊文件:

设备文件:block special 或 character special

仅仅是将元数据中的数据块指针换成了设备号

符号链接文件:symbolic link

仅仅是将元数据中的数据块指针换成了另一个文件的访问路径;


这类文件只占据元数据区域,没有数据块占用;


随着磁盘空间越来越大,划分的块的数量也越来越多,管理起来很不方便


划分块组可以解决该问题


块组:

每个块组中有独立的元数据块和数据块

存放数据的时候,以块组内的数据块优先选择,如果块组内的数据块不够,可以通过存储策略来请多个块组协同存储;


超级块:

主要定义了有多少个块组,以及每个块组的边界。


为了防止超级块发生故障倒置整个文件系统崩溃,对超级块进行冗余备份。


日志块:

对于数据的写入操作做记录的块;


防止数据不一致;


数据不一致通常都是由不洁关机,不洁断电导致;


一个完整的文件系统:

超级块,inode,inode bitmap,block bitmap,data block,journal block


想要查找/var/log/messages文件的内容,是怎样的过程?


首先查找/目录inode编号,从元数据区域中找到对应inode,再读取inode中的数据块指针,找到存放/目录内容的数据块;

然后,在数据块中查找名称为var的文件名,如果有,就定位其inode编号,再到元数据区域中查找对应编号的inode,再根据数据块指针找到保存var目录内容的数据块;

再然后,在该数据块中查找名称为log的文件名,如果有,就定位其inode编号,再到元数据区域中查找对应编号的inode,再根据数据块指针找到保存log目录内容的数据块;

之后,在该数据块中查找名称为messages的文件名,如果有,就定位其inode编号,再到元数据区域总查找对应编号的inode,再根据数据块指针找到messages文件对银的数据块,就可以读取数据;


系统调用


Linux支持的文件系统:

位于内核空间中的文件系统驱动

1.内核一部分

2.内核模块

位于用户空间中的文件系统管理应用程序

管理命令


Linux自己的文件系统:

ext ext2 ext3 ext4(最大分区50TB,可以做根分区,可以做启动分区)

xfs(企业级64位文件系统,最大分区500TB,可以做根和启动分区)

reiserfs(良好的反删除功能)

btrfs(技术预览版)


光盘文件系统:iso9660

网络文件系统:NFS、CIFS

集群文件系统:gfs2、ocfs2

内核级的分布式文件系统:ceph

伪文件系统:proc、sysfs、tmpfs、hugepagefs


windows的文件系统:vfat,ntfs


Unix的文件系统:ufs,FFS,JFS,zfs


交换分区文件系统:swap


用户空间中的分布式文件系统:mogilefs,moosefs,glusterfs

 

对于不同的发行版的Linux,都有其默认的文件系统选择:

RHEL、CentOS

5:ext3

6:ext4

7:xfs


文件系统的管理工具:


管理文件系统:

创建文件系统:

mkfs

mkfs.ext2, mkfs.ext3, mkfs.ext4, mkfs.xfs, mkfs.btrfs, ...


文件系统检测和修复工具

fsck

fsck.ext3, fsxk.ext3, fsck.ext4, fsck.xfs, ...


文件系统属性查看工具

dumpe2fs


文件系统的属性调整工具

tune2fs


创建文件系统工具:

mkfs命令:

mkfs - build a Linux filesystem

mkfs [options] [-t type] [fs-options] device [size]


mkfs -t ext2 /dev/sdb1


注意:

1.不要使用磁盘设备名称和扩展分区设备名称作为mkfs命令的参数;

如果使用磁盘设备作为mkfs的参数,所有的分区都将被删除

如果使用扩展分区作为mkfs的参数,所有的逻辑分区都将被删除

2.能够作为mkfs命令参数的设备,是主分区设备和逻辑分区设备;


如果只是计划创建ext系列文件系统的话,可以使用mke2fs命令:

mke2fs:

mke2fs - create an ext2/ext3/ext4 filesystem

常用选项:

-b block-size:在创建文件系统时,调整块大小;

-i bytes-per-inode:指明inode与字节的比率,即:多少个字节可以建一个inode,默认值为16384;

-j:创建有日志功能的文件系统,就是ext3

-N number-of-inodes:直接指明要给此文件系统创建的inode的数量;

-m reserved-blocks-percentage:指定为超级用户root预留的磁盘空间的百分比;默认是5;

-t fstype:指定文件系统类型,ext2 ext3 ext4,默认是ext2

-O [^]feature[,...]:关闭或开启文件系统的特性

-L volume-label:为文件系统指定卷标


如果只计划修改ext系列文件系统的卷标,可以使用e2label命令:

e2label:

e2label - Change the label on an ext2/ext3/ext4 filesystem

e2label device [ new-label ]


注意:如果不加卷标信息,表示查看指定设备的卷标;

如果添加了卷标信息, 表示修改指定设备的卷标;


如果想要修改ext系列文件系统的属性,可以使用tune2fs命令:

tune2fs:

tune2fs  - adjust tunable filesystem parameters on ext2/ext3/ext4 filesystems

调整那些在ext2,3,4文件系统上的可修改的参数;

常用选项:

-j:将ext2文件系统修改为ext3;

-m reserved-blocks-percentage:修改为超级用户预留的磁盘空间的百分比;

-o [^]mount-options[,...]:修改文件系统的默认挂载选项;

-r reserved-blocks-count:修改为超级用户预留的磁盘空间的块的数量;

-L volume-name:修改文件系统的卷标

-O [^]feature[,...]:修改文件系统的特性,将其关闭或启用;

-l:显示超级块的内容  相当于dumpe2fs -h 


文件系统的检测修改工具:

fsck

-t fstype:指定要检测的文件系统类型;

-a:无需交互,自动修复所有问题

-r:交互式修复问题


ext系列文件系统专门的检测修复工具:

e2fsck

-y:在交互过程的所有的问题,都以"yes"回答;

-f:强制检测修复;即使文件系统处于clean状态;


blkid:

blkid - command-line utility to locate/print block device attributes

blkid -L label:根据卷标进行查找

blkid -U uuid:根据UUID进行查找


findfs:

findfs - Find a filesystem by label or UUID

findfs LABEL=label

findfs UUID=uuid


创建swap文件系统

前提:分区类型必须是swap类型

修改的方法是:在fdisk交互模式中,使用t命令将指定分区的类型修改为82即可;

mkswap

mkswap - set up a Linux swap area

-L LABEL:设置交互分区的卷标

-f:强制执行


使用文件系统——挂载

FHS


根文件系统之外的其他文件系统如果想要被访问;都必须通过某种方式关联到根文件系统上,具体做法就是把其他文件系统装载到根文件系统中的某个目录之中;这个过程称为"挂载";用于关联其他文件系统的那个目录,称为挂载点;


挂载点:mount point,也是其他文件系统的访问入口;例如:/boot

要求:

1.作为挂载点的目录必须事先存在;

2.作为挂载点的目录应该是没有被使用或不能被其他进程使用的目录;

3.作为挂载点的目录一旦挂载文件系统,其内原有的文件将被隐藏;


完成挂载操作,使用mount命令:

mount 

mount - mount a filesystem

mount [-fnrsvw] [-t vfstype] [-o options] device dir


常用选项:

-r:readonly,以只读的方式挂载目标文件系统;光盘

-w:read and write,以读写的方式挂载目标文件系统;

-n:默认情况下,设备挂载或卸载的操作会同步更新到/etc/mtab中,如果在挂载时使用了-n选项,则表示我们要禁用此特性,即便挂载成功,也不会更新到/etc/mtab中。

-t vsftype:指明要挂载的设备上创建的文件系统类型;如果省略该选项,mount命令会通过blkid来判断要挂载的目标设备的文件系统类型;

-L LABEL:挂载文件系统时,使用卷标代替设备名称

-U UUID:挂载文件系统时,使用UUID代替设备名称

-a:mount -a:按照/etc/fstab文件中填写的设备进行自动挂载;

-o option:

  sync/nosync:同步/异步操作

  atime/noatime:文件或目录被读取访问时,是否更新访问时间戳;

  diratime/nodiratime:目录被读取访问时,是否更新访问时间戳;

  ro/rw:是以只读/读写的方式挂载文件系统;

  dev/nodev:在此文件系统中是否允许创建设备文件;

  exec/noexec:在此文件系统中是否允许运行程序文件;

  auto/noauto:是否允许使用mount -a方式挂载/etc/fstab中的文件系统;

  user/nouser:是否允许普通用户挂载此文件系统;

  suid/nosuid:是否允许程序文件上的SUID和SGID特殊权限生效;

  relatime/norelatime:是否参考inode访问时间来修改其修改时间和改变时间

  remount:不经卸载实现重新挂载,可以应用新的挂载选项;

  acl:可以使文件系统支持facl功能;

  defaults:默认选项;包括:rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async, and relatime

  loop:使用环回设备;将镜像文件挂载到挂载点;


  defaults,ro,nosuid

-B, --bind:将某个目录绑定至另一个目录;

  mount --bind|-B 源目录 目标目录


卸载文件系统:

umount mount_point|device


挂载光盘:

1.保证光盘镜像文件放入虚拟机光驱

2.保证光驱处于"已连接"状态

3.创建光盘挂载点,mount -r /dev/sr0 mount_point


挂载U盘:

需要事先让系统识别U盘设备,然后根据设备名进行挂载;/dev/sdc1


挂载交互分区:

swapon, swapoff

swapon, swapoff - enable/disable devices and files for paging and swapping


-a:自动挂载存储于/etc/fstab文件中的交互分区设备;


df

-h -T -P 

free

-k -m -g


/etc/fstab文件的格式:

共6个字段,使用空白字符分隔:

1.要挂载的设备

设备文件名

LABEL

UUID

伪文件系统

2.挂载点

swap设备无需挂载点,指定swap即可;

3.文件系统类型

4.挂载选项:defaults

5.转储频率:

使用dump命令备份分区的频率

0:表示不备份

1:每天备份一次

2:每隔一天备份一次

6.自检次序

0:不自检

1:优先自检,通常只设置在根文件系统上;

2:次级自检

...

9:最低优先级自检


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