Linux 文件系統(tǒng)的操作實現(xiàn)

此讀書筆記比較主要記錄文件系統(tǒng)的相關操作。

磁盤與目錄的容量

磁盤的整體數(shù)據(jù)是在superblock塊中，但是每個個別文件的容量則在inode當中記載，常用來顯示磁盤使用量的兩個命令

df: 列出文件系統(tǒng)的整體磁盤使用量

du: 評估文件系統(tǒng)的磁盤使用量（常用于評估目錄所占容量）

$ df [-ahikHTm] [目錄或文件名]
參數(shù)：
-a: 列出所有的文件系統(tǒng)，包括系統(tǒng)特有的/proc(/proc掛載在內存中，不會占用磁盤空間)等文件系統(tǒng)；
-k: 以KB的容量顯示各文件系統(tǒng)
-m: 以MB的容量顯示各文件系統(tǒng)
-h：以人們較易閱讀的GB、MB、KB等格式自行顯示
-H: 以M=1000K 替換M=1024K 的進位方式
-T: 連同該分區(qū)的文件系統(tǒng)名稱也列出（例如ext3）
-i: 不用硬盤容量，而以inode的數(shù)量顯示

df主要讀取的數(shù)據(jù)幾乎都是針對整個文件系統(tǒng)，因此讀取的范圍只要是在super block內的信息，所以這個命令顯示結果的速度非?？焖?。

$ du [-ahskm] 文件或者目錄名稱
參數(shù)：
-a 列出所有的文件與目錄容量，因為默認僅統(tǒng)計目錄的文件量而已
-h 以人們較易讀的容量顯示
-s 列出總量，而不列出每個個別的目錄占用容量
-S 不包括子目錄下的總計
-k 以KB列出容量顯示
-m 以MB列出容量顯示

du會直接查找文件系統(tǒng)的所有文件數(shù)據(jù)

連接文件: ln

在linux下的連接文件有兩種：一種是類似Windows上的快捷方式，可以讓你快速連接到目標文件或目錄。另外一種則是通過文件系統(tǒng)的inode連接來產(chǎn)生新文件名，而不是產(chǎn)生新文件，這種稱為硬鏈接（hard link）。

hard link(硬連接和實際連接)

• 每個文件都會占用一個inode，文件的內容由inode的記錄來指向。
• 想要讀取文件，必須要經(jīng)過目錄記錄的文件名來指向到正確的inode號碼才能讀取。
• 文件名與目錄有關，而文件內容則與inode有關，而hard link就是在某個目錄下新建一個文件名連接到某inode號碼的關聯(lián)記錄。

vagrant@vagrant-ubuntu-trusty-64:~$ cd /tmp
vagrant@vagrant-ubuntu-trusty-64:/tmp$ touch tes
vagrant@vagrant-ubuntu-trusty-64:/tmp$ ln test test1
vagrant@vagrant-ubuntu-trusty-64:/tmp$ ll -i test test1
62273 -rw-rw-r-- 2 vagrant vagrant 0 Dec 17 12:39 test
62273 -rw-rw-r-- 2 vagrant vagrant 0 Dec 17 12:39 test1

可以看到兩個文件的inode號碼是一致的，他們的文件權限屬性完全一樣，而連接數(shù)變?yōu)榱?。

硬連接最大的好處就是安全，如果你將任何一個文件名刪除，其實inode與block都是存在的。此時可以通過另外一個文件名來讀取到正確的文件數(shù)據(jù)，不論你使用哪個文件名來編輯，最終的結果都會寫到相同的inode與block中，因此均能進行數(shù)據(jù)的修改。

一般來說，使用hard link設置連接文件時，磁盤的空間和inode的數(shù)目都不會改變，hard link只是在某個目錄下的block多寫一個關聯(lián)數(shù)據(jù)而已，既不會增加inode也不會耗用block數(shù)量（除非當你在block增加多一個關聯(lián)數(shù)據(jù)時剛好磁盤滿了，就可能需要增加多一個block來記錄文件名關聯(lián)性，而導致磁盤空間的變化）。

硬連接的限制：

• 不能跨文件系統(tǒng)
• 不能連接到目錄，因為如果使用hard link連接到目錄，連接的數(shù)據(jù)需要連同被連接目錄下面的所有數(shù)據(jù)都建立連接，會造成環(huán)境相當大的復雜度，因此對于目錄暫時不支持

symbolic link(符號連接，也即快捷方式)

symbolic link就是創(chuàng)建一個獨立的文件，而這個文件會讓數(shù)據(jù)的讀取指向它鏈接的那個文件的文件名，由于只是利用文件作為指向的操作，所以當源文件被刪除后，symbolic link的文件會找不到源文件而導致無法打開。

vagrant@vagrant-ubuntu-trusty-64:/tmp$ ln -s test test2
vagrant@vagrant-ubuntu-trusty-64:/tmp$ ll -i test test2
62273 -rw-rw-r-- 2 vagrant vagrant 0 Dec 17 12:39 test
62275 lrwxrwxrwx 1 vagrant vagrant 4 Dec 17 13:07 test2 -> test

兩個文件指向不同的inode號碼，連接文件的重要內容就是它會寫上目標文件的文件名，因為箭頭右邊的文件是 4 Byte，所以連接文件的大小為 4 byte。

由symbolic link所創(chuàng)建的文件為一個獨立的新的文件，所以會占用掉inode與block。

修改symbolic link文件時，會改動到源文件。

$ ln [-sf] 源文件 目標文件
參數(shù)：
-s: 如果不加任何參數(shù)進行連接，那就是hard link，至于-s就是symbolic link
-f: 如果目標文件存在時，主動將目標文件直接刪掉再重建。

關于目錄的連接數(shù)

當以hard link進行文件的連接時，文件的連接數(shù)會增加1，那當我們創(chuàng)建一個空的目錄時，由于存在 . 與 .. 這兩個目錄，那么當我們創(chuàng)建一個空的目錄/tmp/testing時，基本會有3個東西：
/tmp/testing
/tmp/testing/.
/tmp/testing/..
其中 /tmp/testing 和 /tmp/testing/. 都代表該目錄，而 /tmp/testing/.. 則代表 /tmp 這個目錄，所以當我們創(chuàng)建一個新目錄，新的目錄連接數(shù)為2，而上層目錄的連接數(shù)則會增加1。

磁盤的分區(qū)、格式化、檢驗與掛載

如果要在系統(tǒng)中新增一塊硬盤時，需要做以下動作：

1. 對磁盤進行分區(qū)，以新建可用的分區(qū)
2. 對該分區(qū)進行格式化，以創(chuàng)建系統(tǒng)可用的文件系統(tǒng)。
3. 若想要仔細一點，則可對剛才新建好的文件系統(tǒng)進行檢驗。
4. 在linux系統(tǒng)上，需要創(chuàng)建掛載點（也即是目錄），并將它掛載上來。

磁盤分區(qū)：fdisk

$ fdisk [-l] 設備名稱
參數(shù)：
-l: 輸出后面接的設備所有的分區(qū)內容。若僅有fdisk -f時，則系統(tǒng)將會把整個系統(tǒng)能夠找到的設備的分區(qū)均列出來。

# 例如：
# 先找出磁盤文件名
vagrant@vagrant-ubuntu-trusty-64:/tmp$ df /
Filesystem 1K-blocks Used Available Use% Mounted on
/dev/hdc1 41251136 3631948 35883276 10% /
# 輸入fdisk，但不要加上數(shù)字
vagrant@vagrant-ubuntu-trusty-64:/tmp$ fdisk /dev/hdc
它會提示Command(m for help): 輸入m就可以看到相關參數(shù)提示
d 代表刪除一個分區(qū)
n 代表新增一個分區(qū)
p 代表在屏幕中顯示分區(qū)表
q 代表不存儲，離開fdisk程序
w 代表將剛才的操作寫入分區(qū)表

特別注意 q 和 w，只要離開fdisk時按下q，那么所有的操作都不會生效，相反按下 w 就是操作生效的意思。

刪除磁盤分區(qū)

要刪除分區(qū)（例如將/dev/hdc全部分區(qū)刪除）需要做下面幾步：

1. fdisk /dev/hdc: 先進入fdisk界面
2. p：先看下分區(qū)信息，假設要刪掉/dev/hdc1
3. d: 這個時候要選擇一個分區(qū)，就選1
4. w 或者 q: w可存儲到磁盤數(shù)據(jù)表，并離開fdisk; 如果后悔，直接按下q就可以取消剛才的刪除操作。

新增磁盤分區(qū)

需要進行一下的動作：

1. fdisk /dev/hdc: 先進入fdisk界面
2. n: 新增分區(qū)
3. p 或 e 或 l：選擇不同的分區(qū)類型，其中p代表主分區(qū)，e代表擴展分區(qū)，l代表邏輯分區(qū)
4. 1 - 4：分區(qū)號，可選1-4，如果是邏輯分區(qū)，則不需要輸入分區(qū)號
5. 輸入結束柱面號碼，如果要自己計算柱面/分區(qū)的大小太麻煩，可以使用類似"+512M"的形式，來讓系統(tǒng)幫我們分配最接近512M的柱面號碼
6. p: 查看分區(qū)信息
7. w 或者 q: w可存儲到磁盤數(shù)據(jù)表，并離開fdisk; 如果后悔，直接按下q就可以取消剛才的刪除操作。

對于創(chuàng)建分區(qū)的形式（主分區(qū)/擴展分區(qū)/邏輯分區(qū)）以及分區(qū)的大小，一般來說新建分區(qū)的形式會有下面的幾種情況：

1. 1-4號尚有剩余，且系統(tǒng)未有擴展分區(qū)：此時會出現(xiàn)讓你挑選Primary/Extended的選項，且你可以指定1~4號間的號碼
2. 1-4號尚有剩余，且系統(tǒng)有擴展分區(qū)：此時會出現(xiàn)讓你挑選Primary/Logical的選項，若選擇p你還需指定1~4號間的號碼；若選擇l則不需要設置號碼，因為系統(tǒng)會自動指定邏輯分區(qū)的文件名號碼
3. 1-4沒有剩余，且系統(tǒng)有擴展分區(qū)：此時不會讓你挑選分區(qū)類型，直接會進入logical的分區(qū)形式

一般分區(qū)完是需要重啟（reboot）才能更新內核的分區(qū)表信息，可以使用"partprobe"強制讓內核重新找一次分區(qū)表

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。