Ub操作基础系统及教程 1

第7章

磁盘管理

我们都知道，在系统中所有文件都是存储在磁盘上的，所以磁盘管理很关键。当然也许随着以后云技术的发展，我们自己的计算机上没有了存储介质，到时候磁盘管理变成了云管理。本章将介绍：● 系统的概念和使用● 硬盘分区及格式化● 使用外部设备● 文件归档及备份7.1认识Linux中的文件系统

操作系统必须用一种特定的方式对磁盘进行操作。例如，怎样存储一个文件？怎样表示一个目录？怎样知道某个特定的文件存储在硬盘的哪个位置？这些问题都可以通过文件系统来解决。简单来说，文件系统是一种对物理空间的组织方式，通常在格式化硬盘时创建。在Windows下，有NTFS和FAT两种文件系统。同样地，Linux也有自己的文件系统并一直在快速演变，下面简要介绍其中最常用的几种。7.1.1文件系统介绍

Linux最早的文件系统是Minix，但是专门为Linux设计的文件系统—扩展文件系统第二版或EXT2被设计出来并添加到Linux中，这对Linux产生了重大影响。EXT2文件系统功能强大、易扩充、性能上进行了全面优化，也是所有Linux发布和安装的标准文件系统类型。目前，EXT4是最新的文件系统，即第四代扩展文件系统。每个实际文件系统从操作系统和系统服务中分离出来，它们之间通过一个接口层：虚拟文件系统或VFS来通讯。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核心的其他部分及系统中运行的程序将看到统一的文件系统。Linux的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。在Linux文件系统中，作为一种特殊类型/PROC文件系统只存在内存当中，而不占用外存空间。它以文件系统的方式为访问系统内核数据的操作提供接口。/PROC文件系统是一个伪文件系统，用户和应用程序可以通过/PROC得到系统的信息，并可以改变内核的某些参数。在Linux文件系统中，EXT4文件系统、虚拟文件系统、/PROC文件系统是三个具有代表性的文件系统。7.1.1文件系统介绍

通常文件保存在称为块物理设备的磁盘或者磁带上。一套Linux系统支持若干物理盘，每个物理盘可定义一个或者多个文件系统（类比于微机磁盘分区）。每个文件系统由逻辑块的序列组成，一个逻辑盘空间一般划分为几个用途各不相同的部分，即引导块、超级块、inode区以及数据区等。引导块：在文件系统的开头，通常为一个扇区，其中存放引导程序，用于读入并启动操作系统。

超级块：用于记录文件系统的管理信息。特定的文件系统定义了特定的超级块。inode区（索引节点）：一个文件或目录占据一个索引节点。第一个索引节点是该文件系统的根节点。利用根节点，可以把一个文件系统挂在另一个文件系统的非叶节点上。数据区：用于存放文件数据或者管理数据。7.1.2ext文件系统介绍

在过去很长一段时间内，ext3fs（SecondExtendedFileSystem）是Linux上主流的文件系统。随着ext4fs（ThirdExtendedFileSystem）的出现，ext3fs逐渐被替代。正如名字中所体现出来的那样，ext4fs是对ext3fs的扩展和改善。通过增加日志功能，ext4fs大大增加了文件系统的可靠性。ext4fs文件系统预留了一块专门的区域来保存日志文件，这基于灾难恢复的需求。当对文件进行写操作时，所做的修改将首先写入日志文件，随后再写入一条记录标记日志项的结束。完成以上这些操作后，才会对文件系统做实际的修改。这样，当系统崩溃后，就可以利用日志恢复文件系统，避免数据的丢失。

值得一提的是，所有这些检查都是自动完成的。日志机制检查每个文件系统所需的时间约为1秒，这意味着灾难恢复几乎不耽误任何时间。7.1.3交换空间介绍应该说，把这一节放在这里多少显得有一点无奈。swap是什么文件系统？几乎所有的Linux初学者都会问这样的问题。事实上，swap并不是一种文件系统。出现这样的误解多少来源于在安装时，Linux把swap和ext4fs这些文件系统放在一起的缘故。那么，swap究竟是什么？swap被称作交换分区。这是一块特殊的硬盘空间，当实际内存不够用的时候，操作系统会从内存中取出一部分暂时不用的数据，放在交换分区中，从而为当前运行的程序腾出足够的内存空间。这种“拆东墙，补西墙”的方式被应用于几乎所有的操作系统。其显著的优点在于，通过操作系统的调度，应用程序实际可以使用的内存空间将远远超过系统的物理内存。由于硬盘空间的价格比RAM低得多，因此这种方式是非常经济和实惠的。当然，频繁地读写硬盘会显著降低系统的运行速度，这是使用交换分区最大的限制。7.1.3交换空间介绍

相比较而言，Windows不会为swap单独划分一个分区，而是使用分页文件实现相同的功能。在概念上，Windows称其为“虚拟内存”（从某种意义上讲，这个叫法似乎更容易理解）。因此，如果读者对Windows熟悉的话，把交换分区理解为虚拟内存也是完全可行的。

具体使用多大的swap分区取决于物理内存大小和硬盘的容量。一般来说，swap分区容量应该要大于物理内存大小，但目前不能超过8GB。7.2磁盘管理常用命令

在工作中，我们经常要了解目录的大小、磁盘空间的大小，甚至于对磁盘重新分割，这些在Linux中都可以通过命令来完成。本节就向读者介绍管理磁盘的常用命令。7.2.1磁盘监控命令fdisk

同大部分操作系统一样，Linux中用于建立分区表的工具也叫作fdisk。这个工具目前能够支持市面上几乎所有的分区类型。7.2.2剩余空间df

df命令会收集和整理当前已经挂载的全部文件系统的一些重要的统计数据。这个命令使用起来非常简单。7.2.3空间使用量du

使用Ubuntu的时候，经常会遇到查看当前系统容量的情况。这时就需要使用du命令查看文件和目录大小。7.3文件系统的挂载

本节首先要求读者复习前面学过的“文件系统”的概念，了解了它，接下来才能学习“挂载”。Linux虽然可以自动为用户配置整个文件系统，但有时我们需要手动挂载一些设备，尤其是在服务器的运维上。首先来看一个具体的例子。7.3.1何为挂载为了演示一下设备挂载，这里笔者打算手动对系统安装镜像文件进行挂载。7.3.2挂载实际操作mount

通过mount命令可以挂载文件系统。这个命令非常有用，几乎在使用所有的存储设备前都要用到它。在大部分情况下，需要以root身份执行这个命令。7.3.3卸载操作

umount命令用于卸载文件系统。这个命令非常简单，只需要在后面跟上一个设备名即可。一个可能会用到的参数是-r，这个参数指定umount在无法卸载文件系统的情况下，尝试以只读方式重新载入。7.4系统备份

在运维Linux系统时，备份是经常性的工作，小到备份日志文件，大到备份整个硬盘。因此，掌握系统备份的方法十分重要，本节将介绍备份的主要命令。7.4.1打包文件tar

Linux中最著名的文件打包工具是tar，这个程序读取多个文件和目录，并将它们打包成一个文件。7.4.2压缩文件zip

gzip是目前Linux下使用最广泛的压缩工具，尽管它的地位正持续受到bzip2的威胁。gzip的使用非常方便，只要简单地在gzip命令后跟上一个想要压缩的文件作为参数就可以了。7.4.3备份文件系统

这里介绍两款“专业”的备份工具dump和restore。在一些情况下，它们会比tar更有效一些。1．备份文件系统：dump2．从灾难中恢复：