Linux系统管理---文件新系统ext4（centos6）

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一、磁盘结构

1.机械硬盘结构：

磁盘拆解图：

扇区，磁道，柱面示意图：

2、数据写入：

ZBR（Zoned Bit Recording）区位记录

转速：

2.固态硬盘：

固态硬盘组成：

硬盘使用流程：

二、文件系统：

1、相关概念：

2、目录读取过程：

3.MBR分区方式：

三、ext4文件系统原理图：

四、实验演示

1.使用虚拟机进行MBR分区：

1）关机添加硬盘。

2）使用fdisk+设备文件名进行分区。

3）格式化（写入文件系统）

4）挂载与自动挂载设置

查看UUID的方式：

五、补充命令：

partprobe

fsck：

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一、磁盘结构

1.机械硬盘结构：

磁盘拆解图：

扇区，磁道，柱面示意图：

2、数据写入：

圆心以放射状的方式分割出磁盘的最小存储单位就是扇区，每个扇区大小为512bytes。而扇区组成的圆就称为磁道，如果多盘片的情况下，在所有盘片的同一磁道就组成了一个柱面。

比较古老的CHS (Cylinder/Head/Sector ：

        磁头(Heads)、柱面 (Cylinder)、扇区(Sector)）结构体系.也就是硬盘盘片的每一条磁道都具有相同的扇区数，由此产生了所谓的3D参数，即是磁头数（Heads）、柱面数（Cylinders）、扇区数（Sectors）以及相应的3D寻址方式。

ZBR（Zoned Bit Recording）区位记录

       现在硬盘都采用这种技术： Zoned-bit recording（ZBR 区位记录）是一种物理优化硬盘存储空间的方法，此方法通过将更多的扇区放到磁盘的外部磁道而获取更多存储空间。

ZBR磁盘扇区结构示意图：        

转速：

家用台式：7200rpm

家用笔记本：5400rpm

服务器：10000-15000rpm

   注意事项：

由于硬盘内部机械手臂上的磁头与盘片的接触是很细微的空间，如果有抖动或者脏物在磁头与盘片之间的话就会造成数据的丢失或者整个硬盘的损坏。

2.固态硬盘：

固态硬盘结构：

固态硬盘组成：

固态硬盘，使用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元组成。

特点：读写快，噪音低，防震，轻薄，有写入次数限制，容量较小，价格高。

在固态硬盘中，为了便于理解，也有逻辑上的磁道，扇区的概念。

硬盘使用流程：

1）购买并安装硬盘。

2）对硬盘进行分区。

3）格式化指定文件系统。

4）挂载使用。

二、文件系统：

1、相关概念：

1.block：文件系统中存储数据的最小单元，ext3文件系统中，创建时默认4k，分为存储文件数据的data block和存储目录数据directory block

2.inode：又称“索引节点”，每一个inode对应一个文件或目录，记录了文件

的大小、所占用的block以及目录的directory block信息。

3.Inode Bitmap：翻译成中文就是“inode位图”，用二进制的方式记录了inode的使用情况。

4.Block Bitmap：翻译成中文就是“块位图”，同Inode Bitmap，用二进制方式记录了块的使用情况。二、MBR与GPT分区

inode bitmap
Black Bitmap
inode

2、目录读取过程：

   目录中记录了文件名和其inode号

   目录中的inode1号对应的block记录了文件内容的inode2

   再通过inode2找到文件内容的block

3.MBR分区方式：

主引导记录（MBR，Main Boot Record）是位于磁盘最前边的一段引导

（Loader）代码：

1. 主引导程序（boot loader）占用了446byte

2. 分区表（Partition table）占用了64byte，16byte标识一个分区。 （最大4个主分区，其中之一可做扩展分区）

3. 有效标志符（magic number）占用了2byte，标记MBR是否有效。

注意：扩展分区以sbd5开始，扩展分区不可格式化，扩展分区包含格式化

三、ext4文件系统原理图：

super block：超级块，记录每个分区的block的大小、数量；

GDT：组描述符，用于描述组情况。每个组有不同的组描述符。

blockbitmap块位图（已使用和未使用的 inode 和 block 的数量）。

inodebitmap：inode位图。

inode表：inode表作用是用来快速搜索磁盘上索引节点。

data block：数据块，保存真实数据的位置，block 的大小和数量在格式化成文

件系统时已经固定，除非重新格式化，否则不能修改。单个文件占用小于一个block的大小时，单独占用一个block，剩余空间不会被利用。

inode： i节点，记录inode号、权限、属主属组、时间戳、大小、占了哪几个 block。

四、实验演示

1.使用虚拟机进行MBR分区：

1）关机添加硬盘。

2）使用fdisk+设备文件名进行分区。

在fdisk交互界面中，可用选项有（常用）：

a：切换分区启动标记

b：编辑bsd磁盘标签

c：切换dos兼容模式

d：删除分区

l：显示分区类型

m：显示帮助菜单

o：创建新的空分区表

n：新建分区

p：显示分区表信息

q：不保存退出

s：创建新的Sun磁盘标签

v：检验分区表

w：保存并退出

x：扩展功能

t：修改分区id，可以通过l查看id

u：修改容量单位，磁柱或扇区

3）格式化（写入文件系统）

硬盘分区后，需要格式化写入文件系统之后才可以正常使用。注意：扩展分区是不能格式化的。

mkfs：创建文件系统

格式：mkfs “-t 指定文件系统格式” 设备文件名

mkfs.ext4    或者 mkfs -t 文件系统

文件系统格式有：ext2、ext3、ext4、vfat等。常用格式为ext3和vfat。vfat可以用在Linux和Windows共享U盘上。

4）挂载与自动挂载设置

   1.【】  mount  /磁盘位置   /挂载位置

   2.查UUID    blkid

   3.修改配置文件   vim /etc/fstab

UUID=    /挂载点   /文件系统   defaults   0（是否备份）  0（是否检查磁盘状态）

   4.检查是否出错

     mount -a

用mkfs命令将/dev/sdb1格式化为ext3文件系统 

 

在格式化完成之后就可以创建一个目录挂载，使用。

4）创建挂载目录，挂载并查看分区大小。

自动挂载：

如果想要下次开机继续挂载还需要修改一下/etc/fstab文件。此文件为开机自动挂载文件

第一列：设备文件名（UUID）

第二列：挂载点

第三列：文件系统类型

第四列：挂载特殊选项

第五列：是否备份：0不备份  1每天备份  2不定期备份

第六列：是否检查磁盘状态：0不检查   1启动时检查   2启动后检查

UUID：硬盘的唯一标识符，设备名称可能会重复但UUID不会重复。

查看UUID的方式：

1.dumpe2fs -h 分区设备名

2.ls -l /dev/disk/by-uuid/

3.blkid

注意：在修改/etc/fstab的过程中UUID一定要填写正确，如果UUID出错会造成系统无法启动。

查看分区文件系统：df -T、mount

模拟故障修复：

随便在UUID行添加一个#，然后重启

重启后出现此界面，提示可以输入root的密码。

输入后进入系统，看起来一切正常。但此时并不能直接修改/etc/fstab文件，此时用mount看分区是rw权限，但下面报错信息标注了read-only，所以不具有写权限。需要重新挂载添加写权限后进行修改。

重新挂载成功，添加了rw的权限。接下来对配置文件进行修改后，修改后重启

五、补充命令：

partprobe

将磁盘分区变化信息通知内核，请求操作系统重新加载分区表。

-d：不更新内核。

-s：显示磁盘分区汇总信息。

-h：显示帮助信息。

- v：显示版本信息。

fsck：

文件系统修复

格式：fsck -y 分区名

文件误删除（此方法仅限与Centos 6.8)

安装extundelet

开始恢复：

方法一：通过inode结点恢复

方法二：通过文件名恢复

方法三：恢复某个目录，如目录下的所有文件：

方法四：恢复所有的文件

extundelet  /   --inode 2（etx  inode号从2开始）

umount /sda4/

mkdir test  #创建一个目录使用于存放恢复的数据

cd test/

通过inode结点查看被删除的文件名字：

extundelete /dev/sda4 --inode 2

按inode/文件名/目录名/恢复所有恢复

extundelete /dev/sda4 --restore-inode 12

                          -file 文件名

                          -directory 目录名

                          -all  所有

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