Linux文件系统与日志分析

1. inode与block概述

2. inode的内容

3. inode的大小

4. 链接文件

5. inode节点耗尽故障处理

6. 恢复EXT类型文件

7. xfs类型文件修复

8. 日志文件

 

 

 

 

 

 

 

 

1. inodeblock概述

 文件数据包括元信息(类似文件属性)与实际数据

  • 文件数据存储在“块”中
  • 存储文件元信息( 比如文件的创建者、创建日期、文件大小、文件权限等)的区域就叫坐inode
  • 一个文件必须占用一个inode, 并且至少占用一个block

 文件存储在硬盘上,硬盘最小存储单位是“扇区”(sector),每个扇区存储512字节

 block(块)

  • 连续的八个扇区组成一个block,一个块大小为4k
  • 文件存取的最小单位
  • 操作系统读取硬盘的时候,是一次性连续读取多个扇区,即一个块一个块的读取

 inode(索引节点)

  • 中文译名为“索引节点”,也叫 i节点
  • 用于存储文件元信息
  • inode不包含文件名。文件名是存放在目录当中的

  每个inode都有一个号码,操作系统用inode号码来识别不同的文件。Linux 系统内部不使用文件名,而使用inode号码来识别文件。对于系统来说,文件名只是inode号码便于识别的别称,文件名和inode号码是一 一对应关系, 每个inode号码对应一个文件名
  当用户在Linux系统中试图访问一个文件时,系统会根据文件名去查找它对应的inode号码;通过inode号码, 获取inode信息;根据inode信息,看该用户是否具有访问这个文件的权限;如果有,就指向相对应的数据block,并读取数据

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注:一个文件必须占用一个inode,至少也占用一个block

2. inode的内容

 inode包含文件的元信息

  • 文件的字节
  • 文件拥有者的User ID
  • 文件的Group ID
  • 文件的读、写、执行权限
  • 文件的时间戳

注:不包含文件名

 查看文件的inode信息

用户通过文件名打开文件时,系统内部的过程

  • 系统找到这个文件名对应的inode号码
  • 通过inode号码,获取inode信息
  • 根据inode信息,找到文件数据所在的block,读出数据
1 ls -i   文件名     #查看文件名对应的inode号码
2 stat    文件名     #查看文件inode信息中的inode号码
3 ls -i aa.txt
4 stat aa.txt

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 Linux系统文件三个主要的时间属性

  • ctime(change time)最后一次改变文件或目录(属性)的时间
    • 使用这个文件的时候就会更新这个时间
  • atime(access time)最后一次访问文件或目录的时间
    • 修改文件内容数据的时候,就会更新这个时间,而更改权限或者属性,mtime不会改变,这就是和ctime的区别
  • mtime(modify time)最后一次修改文件或目录(内容)的时间
    • 修改文件的权限或者属性的时候,就会更新这个时间,ctime并不是create time,更像是change time,只有当更新文件的属性或者权限的时候才会更新这个时间,但是更改内容的话是不会更新这个时间。

 目录文件的结构

  • 目录也是一种文件
  • 目录文件的结构

  每个inode都有一个号码,操作系统用inode号码来识别不同的文件
  Linux系统内部不使用文件名,而使用inode号码来识别文件
  对于用户,文件名只是inode号码便于识别的别称

 

3. inode的大小

 inode也会消耗硬盘空间

  • 每个inode的大小
  • 一般是128字节256字节

  格式化文件系统时确定inode的总数
  查看每个硬盘分区的inode总数和已经使用的数量

  inode也会消耗硬盘空间,所以格式化的时候,操作系统自动将硬盘分成两个区域。一个是数据区,存放文件数据;另一个是inode 区,存放inode所包含的信息。
  通常情况下不需要关注单个inode的大小,而是需要重点关注inode 总数。inode的总数在格式化时就给定了,执行"df-i"命令即可查看每个硬盘分区对应的的inode总数已经使用的inode数量

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由于inode号码与文件名分离,导致Linux系统具备以下几种特有的现象

  • 文件名包含特殊字符,可能无法正常删除。这时直接删除inode,能够起到删除文件的作用
  • 移动文件或重命名文件,只是改变文件名,不影响inode号码
  • 打开一个文件以后,系统就以inode号码来识别这个文件,不再考虑文件名
  • 文件数据被修改保存后会生成一个新的inode号码
1 find ./ -inum 67357662 -exec rm -i {} \ ;
2 find ./ -inum 67357667 -delete
3 find ./ -inum 67357669 | xargs rm -rf

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4. 链接文件

为文件或目录建立链接文件

链接文件分类

  软连接 硬链接
删除原始文件后 失效 仍旧可用
使用范围 适用于文件或目录 只可用于文件
保存位置 与原始文件可以位于不同的文件系统中

必须与原始文件在同一个文件系统内

(如一个Linux分区)

硬链接
  In 源文件 目标位置

软链接
  In -s 源文件或目录链接文件或目标位置

5. inode节点耗尽故障处理

 1 fdisk /dev/sdb               #管理磁盘
 2 mkfs.ext3 /dev/sdb           #格式化磁盘
 3 mkdir /data                  #创建/目录下sdb1目录,用于挂载
 4 mount /dev/sdb1 /data        #挂载
 5 df -i                        #查询可用inode号
 6 模拟inode节点耗尽 
 7 for ((i=1;i<=7669;i++));do touch /data$i;done;
 8        ↗      ↑     ↖   
 9     初始值   变量范围   迭代方式+1
10 df -i
11 df -hT
12 
13 rm -rf /data/ *              #删除文件恢复
14 df -i
15 df -hT

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6. 恢复EXT类型文件

  extundelete是一个开源的Linux数据恢复工具, 支持ext3、 ext4文件系统。 (ext4只能在centos6版本恢复)

 编译安装extundelete软件包

安装依赖包

1 e2fsprogs-libs-1. 41.12-18.el6.x86_ 64.rpm
2 e2fsprogs-devel-1 .41.12-18.el6.x86_ 64.rpm

 

配置、编译及安装

  extundelete-0.2.4.tar.bz2

 1 #使用fdisk创建分区/dev/sdb1,格式化ext3文件系统
 2 fdisk /dev/sdb
 3 partprobe /dev/sdb
 4 mkfs.ext3 /dev/sdb1
 5 mkdir /data 
6
mount /dev/sdb1 /data 7 df -hT 8 9 #安装依赖包 10 yum -y install e2fsprogs-devel e2fsprogs-libs 11 12 #编译安装extundelete 13 cd /opt 14 wget http: //nchc.dl.sourceforge.net/project/extundelete/extundelete/0.2.4/extundelete-0.2.4.tar.bz2 15 16 tar jxvf extundelete-0.2.4.tar.bz2 17 cd extundelete-0.2.4/ 18 ./configure --prefix=/usr/ local/ extundelete && make && make install 19 20 ln -s /usr/ local/extundelete/bin/* /usr/bin/

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模拟删除并执行恢复操作

 1 cd /data
 2 echo a>a
 3 echo a>b
 4 echo a>c
 5 echo a>d
 6 ls
 7 
 8 extundelete /dev/sdb1 --inode 2 
 9 #查看文件系统/dev/sdb1下存在哪些文件,i节点是从2开始的,2代表该文件系统最开始的目录
10 
11 rm-rf a b
12 extundelete /dev/sdb1 -- inode 2
13 cd ~
14 umount /mnt
15 extundelete /dev/sdc1 --restore-all
16 #恢复/dev/sdc1文件系统下的所有内容
17 
18 #在当前目录下会出现一个RECOVERED_FILES/目录,里面保存了已经恢复的文件
19 ls RECOVERED_FILES/

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7. xfs类型文件修复

  CentOS 7 系统默认采用xfs类型的文件,xfs 类型的文件可使用 xfsdumpxfsrestore 工具进行备份恢复。

 xfsdump 命令常用的选项:

  -f:指定备份文件目录
  -L:指定标签 session label
  -M:指定设备标签 media label
  -s:备份单个文件-s 后面不能直接跟路径

 xfsdump使用限制:

  • 只能备份已挂载的文件系统
  • 必须使用root的权限才能操作
  • 只能备份XFS文件系统
  • 备份后的数据只能让xfsrestore解析
  • 不能备份两个具有相同UUID的文件系统(可用 blkid命令查看)
 1 #使用fdisk创建分区/dev/sdb1,格式化xfs文件系统
 2 fdisk /dev/sdb
 3 partprobe /dev/sdb
 4 mkfs.xfs [-f] /dev/sdb1
 5 mkdir /data
 6 mount /dev/sdb1 /data/
 7 cd /data
 8 cp /etc/passwd ./
 9 mkdir test
10 touch test/a
11 
12 #使用xfsdump 命令备份整个分区
13 rpm -qa | grep xfsdump
14 yum install -y xfsdump
15 xfsdump -f /opt/dump_sdb1 /dev/sdb1 [-L dump sdb1 -M sdb1 ]不加会手动输入两次
16 
17 #模拟数据丢失并使用 x fsrestore 命令恢复文件
18 cd /data/
19 rm -rf ./*
20 ls
21 
22 xfsrestore -f /opt/dump_ sdb1 /data/

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8. 日志文件

 日志的功能

  • 用于记录系统、程序运行中发生的各种事件
  • 通过阅读日志,有助于诊断和解决系统故障

 日志文件的分类

内核及系统日志

  • 系统服务rsyslog统一进行管理 ,日志格式基本相似
  • 主配置文件/etc/rsyslog.conf

用户日志

  • 记录系统用户登录及退出系统的相关信息

程序日志

由各种应用程序独立管理的日志文件,记录格式不统一(由开发人员定义

 日志保存位置

  默认位于:/var/log目录下

 主要日志文件介绍

 1 内核及公共消息日志
 2 /var/log/messages
 3 记录Linux内核消息及各种应用程序的公共日志信息,包括启动、Io错误、网络错误、程序故障等
 4 
 5 对于未使用独立日志文件的应用程序或服务,一般都可以从该日志文件中获得相关的事件记录信息
 6 
 7 计划任务日志
 8 /var/log/cron
 9 记录crond计划任务产生的事件信息
10 
11 系统引导日志
12 /var/log/dmesg
13 记录Linux系统在引导过程中的各种事件信息
14 
15 邮件系统日志
16 /var/log/maillog
17 记录进入或发出系统的电子邮件活动
18 
19 用户登录日志
20 /var /log/lastlog
21 记录每个用户最近的登录事件,二进制格式
22 
23 /var/log/secure
24 记录用户认证相关的安全事件信息
25 
26 /var/log/wtmp
27 记录每个用户登录、注销及系统启动和停机事件,二进制格式
28 
29 /var/run/btmp
30 记录失败的、错误的登录尝试及验证事件,二进制格式
 1 vim /etc/rsyslog.conf
 2 #查看rsyslog.conf配置文件
 3 
 4 *.info;mail.none; authpriv.none; cron.none
 5 /var/log/messages 
 6 
 7 *.info
 8 #表示info等级及以上的所有等级的信息都写到对应的日志文件里
 9 
10 mail.none
11 #表示某事件的信息不写到日志文件里(这里比如是邮件)

 内核及系统日志

  内核及系统日志由系统服务rsyslog统一管理

  • 软件包:rsyslog-7.4.7-16.e17.x86_64
  • 主要程序:/sbin/rsyslogd
  • 主配置文件:/etc/rsyslog.conf

  Linux操作系统本身和大部分服务器程序的日志文件都默认放在目录/var/log/

日志级别(越小越优先):

级号 消息 级别 说明
0 EMERG 紧急 会导致主机系统不可用的情况
1 ALERT 警告 必须马上采取措施解决的问题
2 CRIT 严重 比较严重的情况
3 ERR 错误 运行出现错误
4 WARNING 提醒 可能会影响系统动能的事件
5 NOTICE 注意 不会影响系统但值得注意
6 INFO 信息 一般信息
7 DEBUG 调试 程序或系统调试信息等

公共日志/var/log/messages文件的记录格式

  • 时间标签信息发出的日期和时间
  • 主机名:生成消息的计算机的名称
  • 子系统名称:发出消息的应用程序的名称
  • 消息:消息的具体内容

 用户日志分析

保存了用户登录、退出系统等相关信息

1 /var/log/lastlog:       #最近的用户登录事件
2 /var/log/wtmp:          #用户登录、注销及系统开、关机事件
3 /var/run/utmp:          #当前登录的每个用户的详细信息
4 /var/log/secure:        #与用户验证相关的安全性事件

分析工具

1 users、who、w、last、lastb
2 
3 last命令           #用于查询成功登录到系统的用户记录
4 lastb命令          #用于查询登录失败的用户记录

 

 程序日志分析

由相应的应用程序独立进行管理

1 Web服务:/var/log/httpd/
2 
3 access_log            #记录客户访问事件
4 error_log             #记录错误事件
1 代理服务:/var/log/squid/
2 
3 access.log
4 cache.log

分析工具

  • 文本查看、grep过滤检索、Webmin管理套件中查看
  • awk、sed等文本过滤、格式化编辑工具
  • Webalizer、Awstats等专用日志分析工具

 日志管理策略

及时做好备份和归档

延长日志保存期限

控制日志访问权限

  • 日志中可能会包含各类敏感信息,如账户、口令等

集中管理日志

  • 将服务器的日志文件发到统一的日志文件服务器
  • 便于日志信息的统一收集、整理和分析
  • 杜绝日志信息的意外丢失、恶意篡改或删除

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