红旗Linux软件技术学院-----RCE课程之系统管理第3章文件系统管理

1、红旗Linux软件技术学院RCE课程之系统管理第3章 文件系统管理教学内容：n 文件系统基础n RAID管理n LVM管理教学目标：n 了解文件系统结构n 熟悉常用文件系统n 掌握RAID和LVM管理方法教学重点：n RAID和LVMn 文件系统基本管理命令教学难点：n 文件系统内部结构 一文件系统基础1. Linux文件系统特点l Linux的最重要特征之一就是支持多种文件系统,这样它更加灵活并可以和许多其它种操作系统共存l Linux和Unix并不使用设备标志符（如设备号或驱动器名称）来访问独立文件系统，而是通过一个将整个文件系统表示成单一实体的层次树结构来访问它。Linux每安装(mou

2、nt)一个文件系统时都会其加入到文件系统层次树中。不管是文件系统属于什么类型，都被连接到一个目录上且此文件系统上的文件将取代此目录中已存在的文件。这个目录被称为安装点或者安装目录。当卸载此文件系统时这个安装目录中原有的文件将再次出现。l 当磁盘初始化时（使用fdisk），磁盘中将添加一个描叙物理磁盘逻辑构成的分区结构。每个分区可以拥有一个独立文件系统如EXT2。文件系统将文件组织成包含目录，软连接等存在于物理块设备中的逻辑层次结构。2. 常用的Linux文件系统（1）ext2文件系统l 特点 标准的Linux文件系统，采用异步工作方式，如果操作突然中断会引起数据丢失 发生不正常关机后会调用fs

3、ck工具恢复损坏的元数据，此操作需花费大量的时间 先写文件数据，再先元数据l 内部结构 EXT2文件系统也是由逻辑块序列组成的。 EXT2文件系统把所使用的逻辑分区划分成块(BlockGroup)，并从0开始依次编号。 每个块组中包含若干数据块，数据块中就是目录或文件容。 块组中包含着几个用于管理和控制的信息块：超级块、组描述符表、块位图、inode位图和inode表l Ext2内部的各块 超级块 超级块是用来描述EXT2文件系统整体信息的数据结构主要描述文件系统的目录和文件的静态分布情况，以及描述文件系统的各种组成结构的尺寸、数量、形态的信息等。 超级块对于文件系统的使用和维护是至关重要的。

4、 超级块位于每个块组的最前面，每个块组中包含的超级块内容是相同的。 在系统运行期间，需要把超级块复制到内存的系统缓冲区内。只需把块组0的超级块读入内存，其它块组的超级块做为备份。 组描述符 组描述符表的每个表项是一个组描述符。组描述符是一个ext2_group_desc结构，用来描述一个块组的有关信息。 Linux的组描述符为32字节，每一个块组有一个组描述符。 所有的组描述符集中在一起依次存放，形成组描述符表。 描述符表中的组描述符的顺序与块组在磁盘上的顺序对应。 组描述符可能占用多个物理块,具有相同内容的组描述符表放在每个块组中做为备份。 块位图 每个块组都有一个块位图，位于组描述符表之后

5、，用来描述本块组中数据块的使用状况。 块位图的每一位(bit)表示一个数据块的使用情况，为1表示对应的数据块已占用，为0表示数据块空闲。各位(bit)的顺序与块组中数据块的顺序一致。 块位图一般占用一个逻辑块。EXT2块位图装入一个高速缓存中。高速缓存容纳EXT2_MAX_GROUP_LOAD个块位图，该值目前定义为8。 Inode位图 在Ext2文件系统中inode是基本的构件，它表示文件系统树型结构的节点。每一个节点是一个文件或目录。 Ext2文件系统中的每个文件有一个inode描述，且只能有一个inode描述。 Inode表 一个块组中所有文件的inode形成了inode表。表项的序号就

6、是inode号。inode表存放在块组中所有数据块之前。inode位图反映了inode表中各个表项的使用情况，为1表示对应的表项已占用，为0表示表项空闲。inode位图也装入一个高速缓存中。 （2）reiserfs文件系统ü 采用先进的日志机制，是一种日志式文件系统ü 速度比ext3快很多，但它不兼容ext2文件系统ü 支持海量磁盘ü 处理小文件（小于4K)特别优秀，因为它的文件数据和索引结点是紧临在一起,存放在B*树的叶结点ü 动态分配索引ü 尾文件压缩（能提高存储性能，但降低了速度）（3）XFSü 64位文件系统

7、2; 把设备分成8个或更多的大小相同的区域（分配组），这样，内核可同时和多个分配组进行I/Oü 两根B+树，一棵按空间大小来存储空闲空间的范围，一棵按物理位置的排序来存储这些区域ü 尽量使用B+树ü 相对reiserfs来说：它在重启时给为空的块置零，更频繁的将暂挂元数据写到磁盘。ü 使用延迟分配技术：可优化磁盘写性能ü 文件系统权不局限于ugo的rwx，可随意填加ü 支持扩展属性（4）ext3文件系统ü ext2的升级版本，一种日志式文件系统ü ext3向下兼容ext2，两者之间可以任意切换采用日志恢复技术，恢复

8、速度快，发生不正常关机后不调用fsck检查文件系统ü 优化了硬盘驱动器的头运动，速度比ext2快（5）JFSü 最小文件系统：16MByte,最大文件系统:512万亿Byteü 真正的64位FSü 动态Inode分配ü 两种目录组织：小目录（可组织八项内容在Inode中），大目录（使用B+树）3. Linux虚拟文件系统（VFS）l VFS使得Linux可以支持多个不同的文件系统，每个表示一个VFS的通用接口。由于软件将Linux文件系统的所有细节进行了转换, 所以Linux核心的其它部分及系统中运行的程序将看到统一的文件系统。l Linux的

9、虚拟文件系统允许用户同时能透明地安装许多不同的文件系统。l 虚拟文件系统的设计目标是为Linux用户提供快速且高效的文件访问服务l 当重新建立Linux核心时安装程序会询问是否需要所有可支持的文件系统。核心重建时文件系统启动代码包含了所有那些编入核心的文件系统的初始化例程4/proc文件系统/proc 文件系统是一种内核和内核模块用来向进程 (process) 发送信息的机制 (所以叫做 /proc)。这个伪文件系统让你可以和内核内部数据结构进行交互，获取 有关进程的有用信息，在运行中 (on the fly) 改变设置 (通过改变内核参数)。 与其他文件系统不同，/proc 存在于内存之中而

10、不是硬盘上。5. 文件系统的管理命令（1）mkfs 功能：建立各种类型的文件系统并格式化格式：mkfs 参数 分区参数：-t 文件系统类型 :指定建立的文件系统类型-c：建立文件系统之前检查有无坏道-v：显示详细情况实例：#mkfs /dev/hda3#mkfs -t ext3 /dev/hda3指定ext3文件系统#mkfs -t msdos /dev/sda1#mkfs -t vaft -F 32 /dev/sda6（2）mkswap 功能：用于建立交换文件系统格式：mkswap 分区实例：#mkswap /dev/hda8（3）mount 功能：加载文件系统格式：mount 参数 设备名

11、 装载点参数：-t：文件系统类型-f：测试装载，显示装载信息，不是真的装载-n：装载文件系统，但不写入/etc/mtab文件-r： 以只读方式加载-w：以读写方式加载-a：加载/etc/fstab文件配置的所有文件系统-L：指定加载分区的卷标-o 指定装载选项 实例：#mount /dev/sda1 /soft（4）mount功能：卸载文件系统 格式：umount 参数 装载点/装载的设备 参数： -t 类型：指定卸载文件系统的类型 -a ：指定卸载所有的文件系统（正在使用的文件系统不能被卸载） 实例：#umount /dev/cdcrom #umount -t vfat /dev/sda4（

12、5）fsck 功能：修复文件系统格式： fsck 参数 设备文件/装载点参数： -r ：在修复前询问是否修复 -a ：自动修复 -A ：检查所有文件系统实例： #fsck /dev/hda6 #fsck -a /dev/sda4（6）tune2fs功能：转换文件系统实例：#tune2fs -j /dev/sda1 #tune2fs -O has_journal /dev/sda1（7）e2label功能：设置文件系统卷标格式：#e2label 分区设备文件 新卷标实例：#e2label /dev/sda5 #e2label /dev/sda5 soft mkreiserfs reiserfsc

13、k resize_reiserfs二RAID管理1.认识RAIDl RAID linear )：将多个不同大小的硬盘组在一起，没有冗余功能，l RAID0:和Linear相似，但能并行操作l RAID1：将设备分成两组，互为镜像l RAID3：和0级很相似，但用单独一盘做为奇偶校验，相对1级利用率提高，但安全性降低l RAID5：和3相似，但奇偶校验是交互存在各个盘2.创建RAID（1）安装raidtools软件#rpm ivh raidtoolsi386.rpm（2）建立RAID分区（3）配置/etc/raidtab#vi /etc/raidtabraiddev /dev/md0 raid-

14、level 5 nr-raid-disks 3 nr-spare-disks 1 persistent-superblock 1 parity-algorithm left-symmetric chunk-size 8 device /dev/hda9 raid-disk 0 device /dev/hda10 raid-disk 1 device /dev/hda11 raid-disk 2 device /dev/hda12 spare-disk 0 （4）创建RAID设备#mkraid /dev/md0（5）查看RAID设备#lsraid -a /dev/md0（6）创建文件系统#mkf

15、s -t ext3 /dev/md0（7）启动RAID#raidstart /dev/md03. 恢复RAID（1）在RAID运行情况下，恢复RAID -#raidhotremove 设备文件 （移除坏设备） -#raidhotadd 设备文件 （添加好设备） -#vi /etc/raidtab （修改raid配置文件）（2）在RAID停用情况下，恢复RAID -#vi /etc/raidtab （修改raid配置文件）-#mkraid -really-force/dev/md0 (重新创建raid)三LVM管理1.认识LVMLVM是逻辑盘卷管理（Logical Volume Manager）

16、的简称，它是Linux环境下对磁盘分区进行管理的一种机制，LVM是建立在硬盘和分区之上的一个逻辑层，来提高磁盘分区管理的灵活性。通过LVM系统管理员可以轻松管理磁盘分区，如：将若干个磁盘分区连接为一个整块的卷组（volume group），形成一个存储池。2.LVM的基本术语· 物理存储介质（The physical media）这里指系统的存储设备：硬盘，如：/dev/hda1、/dev/sda等等，是存储系统最低层的存储单元。 · 物理卷（physical volume）物理卷就是指硬盘分区或从逻辑上与磁盘分区具有同样功能的设备(如RAID)，是LVM的基本存储逻辑块，

17、但和基本的物理存储介质（如分区、磁盘等）比较，却包含有与LVM相关的管理参数。 · 卷组（Volume Group）LVM卷组类似于非LVM系统中的物理硬盘，其由物理卷组成。可以在卷组上创建一个或多个“LVM分区”（逻辑卷），LVM卷组由一个或多个物理卷组成。 · 逻辑卷（logical volume）LVM的逻辑卷类似于非LVM系统中的硬盘分区，在逻辑卷之上可以建立文件系统(比如/home或者/usr等)。 · PE（physical extent）每一个物理卷被划分为称为PE(Physical Extents)的基本单元，具有唯一编号的PE是可以被LVM寻址的

18、最小单元。PE的大小是可配置的，默认为4MB。 · LE（logical extent）逻辑卷也被划分为被称为LE(Logical Extents) 的可被寻址的基本单位。在同一个卷组中，LE的大小和PE是相同的，并且一一对应。3. 创建和管理LVM（1）安装LVM软件#rpm ivh lvm.i386.rpm（2）创建分区    使用分区工具（如：fdisk等）创建LVM分区，方法和创建其他一般分区的方式是一样的，区别仅仅是LVM的分区类型为8e。（3） 创建物理卷创建物理卷的命令为pvcreate，利用该命令将希望添加到卷组的所有分区或者磁盘创建为物

19、理卷。将整个磁盘创建为物理卷的命令为：# pvcreate /dev/hdb将单个分区创建为物理卷的命令为： # pvcreate /dev/hda5（4）创建卷组创建卷组的命令为vgcreate，将使用pvcreate建立的物理卷创建为一个完整的卷组：# vgcreate web_document /dev/hda5 /dev/hdb vgcreate命令第一个参数是指定该卷组的逻辑名：web_document。后面参数是指定希望添加到该卷组的所有分区和磁盘。vgcreate在创建卷组 web_document 以外，还设置使用大小为4 MB的PE（默认为4MB），这表示

20、卷组上创建的所有逻辑卷都以 4 MB 为增量单位来进行扩充或缩减。由于内核原因，PE大小决定了逻辑卷的最大大小，4 MB 的PE决定了单个逻辑卷最大容量为 256 GB，若希望使用大于256G的逻辑卷则创建卷组时指定更大的PE。PE大小范围为8 KB 到 512 MB，并且必须总是 2 的倍数（使用-s指定，具体请参考man vgcreate）。（5）激活卷组为了立即使用卷组而不是重新启动系统，可以使用vgchange来激活卷组： # vgchange -a y web_document（6）添加新的物理卷到卷组中当系统安装了新的磁盘并创建了新的物理卷，而要将其添加到已有卷组时，就需

21、要使用vgextend命令：# vgextend web_document /dev/hdc1这里/dev/hdc1是新的物理卷。（7）从卷组中删除一个物理卷要从一个卷组中删除一个物理卷，首先要确认要删除的物理卷没有被任何逻辑卷正在使用，就要使用pvdisplay命令察看一个该物理卷信息：如果某个物理卷正在被逻辑卷所使用，就需要将该物理卷的数据备份到其他地方，然后再删除。删除物理卷的命令为vgreduce：# vgreduce web_document /dev/hda1（8）创建逻辑卷创建逻辑卷的命令为lvcreate：      

22、  # lvcreate -L1500 nwww1 web_document该命令就在卷组web_document上创建名字为www1，大小为1500M的逻辑卷，并且设备入口为/dev/web_document/www1（web_document为卷组名，www1为逻辑卷名）。如果希望创建一个使用全部卷组的逻辑卷，则需要首先察看该卷组的PE数，然后在创建逻辑卷时指定：# vgdisplay web_document| grep "Total PE"Total PE 45230# lvcreate -l 45230 web_document -n www1（9）创建

23、文件系统推荐使用reiserfs文件系统，来替代ext2和ext3：创建了文件系统以后，就可以加载并使用它：# mkdir /data/wwwroot# mount /dev/web_document/www1 /data/wwwroot（10）删除一个逻辑卷删除逻辑卷以前首先需要将其卸载，然后删除：# umount /dev/web_document/www1# lvremove /dev/web_document/www1lvremove - do you really want to remove "/dev/web_document/www1"? y/n: ylvremove - doing automatic backup of volume group "web_document"lvremove - logical volume "/dev/web_document/www1" successfully removed（11）扩展逻辑卷大小LVM提供了方便调整逻辑卷大小的能力，扩展逻辑卷大小的命令是lvcreate：# lvextend -L12G /d