鸟哥的Linux私房菜——第十章

2021-07-23 21:59:05

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　　下面是本章的目录，要做到看到目录就想出知识点的地步才算真正了解~

1. 认识 EXT2 档案系统
1.1 硬盘物理组成（扇区，逻辑区块）
1.2 磁盘分割（4个主分区，扩展分区至多一个）
1.3 档案系统（每个区都是一个格式，ext2或者ext3）
1.4 Linux 的 EXT2 档案系统(inode) （inode存储属性，block存储信息，ls -i）
1.5 EXT2/EXT3 档案的存取与日志式档案系统的功能： dumpe2fs
1.6 Linux 档案系统的运作（异步）
1.7 挂载点的意义 (mount point) (挂载点是目录，不同的挂载点目录不一样)
1.8 其它 Linux 支持的档案系统（ext3,SGI的xfs，windows的fat，）
2. 档案系统的简单操作：（ls,剩余容量与总容量）
2.1 磁盘与目录的容量： df, du （看磁盘容量用df -h，看当前目录容量用du -am）
2.2 连结档的介绍： ln (ln不就是软连接和硬链接吗)
3. 磁盘的分割、格式化、检验与挂载
3.1 磁盘分割： fdisk
3.2 磁盘格式化： mke2fs, mkbootdisk, fdformat （mke2fs格式化ext2,mke2fs -j是ext3,mkbootdisk制作软盘开机片，fdformat进行软盘低阶格式化）
3.3 磁盘检验： fsck, badblocks, sync （fsck下面介绍，badblocks -sv,sync把内存中的数据保存到磁盘）
3.4 磁盘挂载与卸载： mount, umount　　（）
3.5 磁盘参数修订： mknod, e2label, tune2fs, hdparm
4. 设定开机挂载：
4.1 各式磁盘挂载与中文编码挂载还有 USB 随身碟！
4.2 开机挂载 /etc/fstab 及 /etc/mtab
4.3 特殊装置 loop 挂载
5. 虚拟内存之建置：
5.1 建立虚拟内存装置 (swap 先fdisk,mkswap，swapon 关闭是swapff)
5.2 建立虚拟内存档案
5.3 虚拟内存的限制

　　磁盘的构成

　　由圆心向外划直线，则可将磁道再细分为一个一个的扇区( Sector )，这个扇区
就是硬盘盘上面的最小储存物理量了！通常一个 sector 的大小约为 512 Bytes 。以上就是整个硬盘的
基本组件

　　主要开机扇区（Master Boot Recorder,MBR）:MBR 就是在一块硬盘的第
零轨上面，这也是计算机开机之后要去利用该硬盘时，必须要读取的第一个区域！在这个区域内记录的就
是硬盘里面的所有分割信息，以及开机的时候可以进行开机管理程序的写入的处所 .MBR有限制仅提供最多四个 partition 的记忆，这就是所谓的 Primary (P)与 Extended (E) 的 partition
最多只能有四个的原因了

　　partition分割完毕之后嘞，要格式化成操作系统认识的档案系统(Filesystem)，Linux的就格式化为ext3或ext2，windows的就格式化为fat32,格式化完毕之后开始存储，但是secctor太小了只有512B，如果我想存储一个10M的文件那就要进行读取(I/O)20480次！效率是不是很低下？所以这里我们有了一个逻辑区块(Block)，逻辑区块是sector的2的次方倍，所以Block可以是4kb(8个sector，2的3次方)，这样我再存储10M的文件的时候只需要读取2560次，效率是不是大大提高了？

不过，Block 单位的规划并不是越大越好喔！怎么说呢？因为一个 Block 最多仅能容纳一个档案 (这里指
Linux 的 ext2 档案系统)！这有什么问题呢？举例来说好了，假如您的 Block 规划为 4 KBytes ，而您
有一个档案大小为 0.1 KBytes ，这个小档案将占用掉一个 Block 的空间，也就是说，该 Block 虽然可
以容纳 4 Kbytes 的容量，然而由于档案只占用了 0.1 Kbytes ，所以，实际上剩下的 3.9 KBytes 是不
能再被使用了，所以，在考虑 Block 的规划时，需要同时考虑到：
• 档案读取的效能
• 档案大小可能造成的硬盘空间浪费

所以根据你的主机的存储情况来看，如果是存储小文件，那就Block小一点，如果是存储大文件，那就Block大一点

Superblock：每个档案系统开始的那个Block，如果Superblock坏了那这个磁盘就改拜拜了

在 Linux 系统当中，每个档案不止有档案的内容数据，还包括档
案的种种属性，例如：所属群组、所属使用者、能否执行、档案建立时间、档案特殊属性等等。由于 Linux
操作系统是一个多人多任务的环境，为了要保护每个使用者所拥有数据的隐密性，所以具有多样化的档案
属性是在所难免的！在标准的 ext2 档案系统当中，我们将每个档案的内容分为两个部分来储存，一个是
档案的属性，另一个则是档案的内容。
为了应付这两个不同的咚咚，所以 ext2 规划出 inode 与 Block 来分别储存档案的属性( 放在 inode 当
中 )与档案的内容( 放置在 Block area 当中 )。当我们要将一个 partition 格式化( format )为 ext2
时，就必须要指定 inode 与 Block 的大小才行，也就是说，当 partition 被格式化为 ext2 的档案系统
时，他一定会有 inode table 与 block area 这两个区域。

• 该档案的拥有者与群组(owner/group)；
• 该档案的存取模式(read/write/excute)；
• 该档案的类型(type)；
• 该档案建立或状态改变的时间(ctime)、最近一次的读取时间(atime)、最近修改的时间(mtime)；
• 该档案的容量；
• 定义档案特性的旗标(flag)，如 SetUID...；
• 该档案真正内容的指向 (pointer)；

Linux 系统到底是如何读取一个档案的内容呢？底下我们
分别针对目录与档案来说明：

• 目录：
当我们在 Linux 下的 ext2 档案系统建立一个目录时， ext2 会分配一个 inode 与至少一块
Block 给该目录。其中，inode 记录该目录的相关属性，并指向分配到的那块 Block ；而 Block
则是记录在这个目录下的相关连的档案(或目录)的关连性！
• 档案：
当我们在 Linux 下的 ext2 建立一个一般档案时， ext2 会分配至少一个 inode 与相对于该档
案大小的 Block 数量给该档案。例如：假设我的一个 Block 为 4 Kbytes ，而我要建立一个 100
KBytes 的档案，那么 linux 将分配一个 inode 与 25 个 Block 来储存该档案！

要注意的是， inode 本身并不纪录文件名，而是记录档案的相关属性，至于文件名则是记录在目录所属的
block 区域！那么档案与目录的关系又是如何呢？就如同上面的目录提到的，档案的相关连结会记录在目
录的 block 数据区域，所以当我们要读取一个档案的内容时，我们的 Linux 会先由根目录 / 取得该档
案的上层目录所在 inode ，再由该目录所记录的档案关连性 (在该目录所属的 block 区域) 取得该档案
的 inode ，最后在经由 inode 内提供的 block 指向，而取得最终的档案内容。我们以 /etc/crontab 这
个档案的读取为例，他的内容数据是这样取得的：

关于 EXT2 档案系统，这里有几点小事情要提醒一下：
• ext2 与 ext3 档案在建立时 (format) 就已经设定好固定的 inode 数与 block 数目了；
• 格式化 Linux 的 ext2 档案系统，可以使用 mke2fs 这个程序来执行！
• ext2 允许的 block size 为 1024, 2048 及 4096 bytes；
• 一个 partition (filesystem) 所能容许的最大档案数，与 inode 的数量有关，因为一个档案
至少要占用一个 inode 啊！
• 在目录底下的档案数如果太多而导致一个 Block 无法容纳的下所有的关连性数据时，Linux 会给
予该目录多一个 Block 来继续记录关连数据；
• 通常 inode 数量的多寡设定为 (partition 的容量) 除以 (一个 inode 预计想要控制的容量)。
举例来说，若我的 block 规划为 4Kbytes，假设我的一个 inode 会控制两个 block ，亦即是假
设我的一个档案大致的容量在 8Kbytes 左右时，假设我的这个 partition 容量为 1GBytes，则
inode 数量共有：( 1G * 1024M/G * 1024K/M ) / ( 8K ) = 131072 个。而一个 inode 占用 128
bytes 的空间，因此格式化时就会有 ( 131072 个 * 128bytes/个 ) = 16777216 byes = 16384
Kbytes 的 inode table 。也就是说，这一个 1GB 的 partition 在还没有储存任何数据前，就
已经少了 16MBytes 的容量啊！
• 因为一个 inode 只能记录一个档案的属性，所以 inode 数量比 block 多是没有意义的！举上
面的例子来说，我的 Block 规划为 4 Kbytes ，所以 1GB 大概就有 262144 个 4Kbytes 的
block ，如果一个 block 对应一个 inode 的话，那么当我的 inode 数量大于 262144 时，多的
inode 将没有任何用处，徒然浪费硬盘的空间而已！另外一层想法，如果我的档案容量都很大，那
么一个档案占用一个 inode 以及数个 block ，当然 inode 数量就可以规划的少很多啦！
• 当 block 大小越小，而 inode 数量越多，则可利用的空间越多，但是大档案写入的效率较差；这
种情况适合档案数量多，但是档案容量小的系统，例如 BBS 或者是新闻群组( News )这方面服务
的系统；
• 当 Block 大小越大，而 inode 数量越少时，大档案写入的效率较佳，但是可能浪费的硬盘空间
较多；这种状况则比较适合档案容量较大的系统！

ext2 有几个特色：
• Blocks 与 inodes 在一开始格式化时 (format) 就已经固定了；
• 一个 partition 能够容纳的档案数与 inode 有关；
• 一般来说，每 4Kbytes 的硬盘空间分配一个 inode ；
• 一个 inode 的大小为 128 bytes；
• Block 为固定大小，目前支持 1024/2048/4096 bytes 等；
• Block 越大，则损耗的硬盘空间也越多。
• 关于单一档案：
若 block size=1024，最大容量为 16GB，若 block size=4096，容量最大为 2TB；
• 关于整个 partition ：
若 block size=1024，则容量达 2TB，若 block size=4096，则容量达 32TB。
• 文件名最长达 255 字符，完整文件名长达 4096 字符。