第4节. 文件系统管理实战

文件系统的格式化咯

这是centos6和7上的分区，sdb1和sda6\7，都还没有创建文件系统，而创建文件系统就是所谓的格式化了。

一般就是ext4或者xfs，其实还是看系统默认支持什么（centos6默认ext4，centos7默认是xfs），就用什么。

管理工具就是mkfs这个工具

注意，文件系统本身是属于操作系统的功能，由内核来完成的。内核支持这些个文件系统，就是说内核提供了（内核级的）关于这些个文件系统的驱动模块。这点可以通过locate确认

locate xfs.ko，文件系统都是ko文件，查看有没有xfs文件系统的内核驱动。

查看ext4文件系统的驱动：xz就是压缩格式

这些都是属于内核级的功能。

那么问题来了ls，cat这些命令，对于用户来讲他访问文件，ls、cat去访问这些文件的时候，其实是通过文件系统来存放到硬盘上的。

那么这些命令是怎么和文件系统交互的呢？要知道底层用的文件系统有很多种，这些命令又是如何对应N个文件系统的呢？是不是意味着针对xfs有个ls.xfs子模块，针对ext4有一个ls.ext4子功能呢？显然不是这么干的！不可能让一个软件开发者考虑这么多种文件系统的。

所以为了让用户更专心的访问磁盘文件而不是考虑文件系统的差异，让开发或使用人员更透明的使用各种文件系统，就提出了VFS概念。

什么是VFS虚拟文件系统呢

题外话，其实从上图可以看出来一点点，就是cache缓存偏向于VFS，buffer偏向于硬件了；

还有一个简单得说法--缓存是读，缓冲是写磁盘得时候。其实这种说法里得缓冲也是说得磁盘，这就和上图不谋而合了，冲更多是针对硬盘或是针对硬盘驱动得，缓存更多是偏向于VFS文件系统得。至于读还是写，这个我暂时人为是不分得。

对于用户cat ls cp mv等命令不会直接跑到磁盘上去操作磁盘文件。用户空间的程序是没有权限没有能力直接访问硬件的（而文件就是放在磁盘硬件上的）。

所以要用系统调用，让操作系统内核帮其完成访问磁盘上的文件

对于fat、ntfs、xfs、ext4

而VFS就是一个集大成者：把各种各样的文件系统通用功能收集起来，对外让用户来访问，用户就无需关心下面各种文件系统的区别，因为统一都是用VFS这个文件系统来访问。

这样用户开发的软件都是和VFS打交道的（比如ls、cat、mv等都是和VFS打交道的），而这个VFS文件系统再和底层的不同文件系统打交道就不用我们关心了，这是有内核来完成的，是操作系统本身来完成的。

这样就开发一个诸如ls for vfs就行了

如图可见当前不支持NTFS这种windows的文件系统，因为用的少，内核就没有内置添加这个功能，你要用自己编译到内核里。

源码编译见上文http的操作。

正常用不到这么大，用到了性能就不行了，虽然支持这么大。

创建文件系统

mkfs.ext4=可能还不等价于=mke2fs好像是默认格式化ext2的！！

还可以这么写，mkfs -t xfs 、mkfs -t ext4

mkfs 格式化后怎么知道具体是什么文件类型

mke2fs /dev/sbd1 默认是ext2

上图的

因为本质上ext2和ext3是相同的，就是3多了日志，所以这两个是兼容的。

硬盘分区的空间可以理解成两大块内容，一个是metadata元数据-节点表（存放文件的大小、权限、时间、所有者、还有一个指针指向数据存放的位置），一个是数据。

实际上还要更加复杂，分区划分成多个组group，每个组是由多少个块组成。

而每块多大？

不同地方的blocks意义不同

文件系统的blocks意思和磁盘分区里的blocks的意思不同

存放文件的时候，必须以block的整数倍来计算。哪怕一个字节的文件，你也要给我4K字节的空间。

分区里的block就是1个block就是1k。

如果磁盘里都是大量的1k，2k的小文件。此时4k块大小，空间就浪费了很多。如果文件都小，那么文件系统的block最小单元就别默认4KB了。

而目前文件系统，块大小支持：1K\2K\4K这3个单位。

4K是系统根据硬盘分区自动分的。如果分区偏大，自动给你4K的block，如果硬盘小自动给你1K\2K的block。比如你分区就100M，默认肯定不会4K的、

也可以手动指定，-b 1k ，就是手工指定block大小了。

在磁盘上组织空间的时候，是把若干个连续的块blocks组织成一个group

这样把磁盘划分完。分出来后，每一组group里面在有自己的节点表。

superBlock：①分组的描述从第几个块到第几块是一个分组，算是一个分组的起始位描述。②自身的元数据，比如块大小比如4K，这是文件系统的属性也要放在超级块里。

还可以手动去查超级快superblock：

这个就是最早提到的元数据

磁盘上每个文件都有元数据。这一条记录就是存放的一个文件的元数据信息。也是节点表的一条记录。

这一条占的空间就叫节点的大小。

256B，就是这一行占256个字节。

当然256B不是固定的，可以再添加属性，比如ACL这种扩展属性，这样一行的空间就变大了。

与此对应的就是节点表inodetable空间占用大了，后面真正存放数据的空间就少了。

DateBlocks数据块，一块4KB；然后inode table里的一行也就是一个节点信息占256B大小的空间。

每个文件分配一个节点号，这里66384个节点号，就代表了该分区一共可以放66384个文件。

所以上图可以反推出磁盘空间大小：所以4096单位是B字节，一般block size就是4KB的大小。

话说回来，虽然块很多，但不代表所有的空间都能真正用起来。

如果你也分100G的空间，那么5G是保留下来的。这个5%是默认的行为。

5G是干嘛用的呢？是给root用的，留给0 ID的人用，防止非root用户把磁盘空间占满导致root没有空间了，改个文件，加个字节都加不进去。保证了运维人员的可维护空间。

5%的预留不一定合理，如果10T的空间，500G的预留就很夸张了。可以调节百分比，支持0.1%。

superBlock超级块还记录了分组情况，只是上面的tune2fs -l /dev/sda1命令还看不出来。

换个命令可以

0 - 8 共9个groups

如果superBlocks坏了，文件系统就完了（因为分组分到哪都不知道了，属性也没了！）。

所以superBlocks需要备份，实际上也有备份

superBlocks备份了好几个地方：32768\98304\163840\229376这四个地方都有备份。

所以利用超级块是可以修复出故障的文件系统的。

比如掉电、软件故障造成文件系统的元数据破坏，实际上是可以修复的，因为有备份的。

貌似是奇数有超级块的备份，偶数没有。但是这不是统一的规律，去看看别的。

dumpe2fs /dev/sda3 |less 分页看下

到group9，后面就没了。就是备份那么多就够了，不需要太多。

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块位图blockBitmap

就是blocks，一个group里有32768个blocks，总共也有很多个块。

将来使用的时候存放文件的时候就需要挑出空闲块出来给到文件存放用。

所谓位图就是1bit1bit的图，0表示对应的block为空，1表示对应的block已使用。将来文件用的时候，就找出位图为0的block给它用就行了

这就是整个ext2为例的文件结构，其他相同的，差不多。

xfs的结构不太一样

meta-data 元数据区

data 数据区

naming 是啥？

log 日志区

realtime 实时区

isize=512是节点inode size，和上面ext4不一样（ext4是256B），这里大小是512B。

sectsz 扇区512B

bsize块大小也是4KB

log 也有日志功能，日志也有块大小

数据的realtime实时空间，每创建文件的时候，先把数据放到实时空间，等写完了，再放到真正空间中。

xfs查看的方法

xfs_info: /dev/sda is not a mounted XFS filesystem  👈需要挂载后才能查看
[root@centos7 ~]# xfs_info /dev/sda1
meta-data=/dev/sda1              isize=512    agcount=4, agsize=65536 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0 spinodes=0
data     =                       bsize=4096   blocks=262144, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal               bsize=4096   blocks=2560, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
[root@centos7 ~]#

-j 等价于-O has_journal等价于直接-t ext3。-O ^has_journal 是删除日志功能

-i，inode和磁盘空间有对应关系，多大空间对应一个inode。一个文件是要消耗一个inode的，而一个文件有要消耗至少一个块，一个块如果是4K，也就是说以一个文件要消耗至少4K空间，同时消耗一个inode，而inode又被你对应成了1K，也就是说，此时一个文件要消耗可能4个inode才能对应上，而inode本身又是占空间的，inode之前说了一行一个inode信息消耗256B，所以就造成了空间的浪费，积少成多也是可观的浪费了。

-N 指定分区中创建多少个inode，同样也是摆脱不了-i的默认值的，也就是说你指定的一个值，系统并不会精确到你指定的-N的，而是考虑到-i的大小的。

-I 一个inode占用多少磁盘空间，默认256B

-O FEATURE ：ext文件系统了除了2，3和4都是由日志功能的，

tune2fs只能看ext系列的superBlock信息，xfs的看不了

一般直接创建ext4就好了，不要创建ext2然后-O FEAUTRE没事找事，除非是已经有一个ext2了，然后再追加一下。注意mke2fs是创建的命令，对于已经格式化成为ext2的硬盘分区，需要使用tune2fs命令来追加。

例子：创建ext2 块大小1024B、预留0.1%、inode大小128B、卷标/mnt/sda6

👆上图bolck size是1024B字节，一共是1048576个块，所以这个sda6大小只有1MB。

这个ext2是没有日志的，所以查看下

👇此时sda6的ext2后面就追加了ext3字段。其实ext3就是比ext2多了一个日志功能，此时就是ext3了。

关于acl的功能来源-挂载选项

centos6系统(7除外)后面分的区--不是安装操作系统时分的区，是没有这个Defeault mount options选项的。

某人看到这就要怼了，“你的沟通有问题，不是没有这个选项，是这个选项的值为none”，所以跟这些人讲话，要小心些，唉~不要碰枪口，除非你比他牛，他就不怼你了，他会反过来将就你，这其实是有问题，客观来讲有一说一，但怼人是不对的(你Y的沟通才有问题，逮着机会怼人你牛逼~操)，这些人的态度两极分化的厉害所以不喜欢他们。不过反过来，你自己要是凶一点(不是让你怼人哦，就是态度明确硬朗、正)，工作上可能会轻松点这倒是事实，一些喜欢借力、甩锅的人就不太愿意和你怼，因为你凶啊，哈哈~。

没有的，可以通过-o acl添加该功能

再查看就有了，此时就可以用FACL了

会加也要会删

补充说明，这里既然是挂载选项，那么就有这个mount -o acl，不过就是centos 6需要这里的两种方式来处理（上面的一种tune2fs，还有这里的mount -o），现在都是7不需要的。

一个分区可以用三个名字来表示它

UUID具有固定唯一性，其他不具备唯一性。

早期都是些卷标，从centos6开始推荐开始写UUID了。

根据UUID查分区名、根据卷标查分区

blkid -U 等价命令

给ext系统加卷标

xfs系统的卷标使用xfs_admin，不过需要先卸载

不带-h就是超级快和group分组全看

dumpe2fs -h /dev/sda7 等价与tune2fs -l /dev/sda7

xfs_info必须要挂载才能看，上文应该有说过了。 # 这个具体看了，centos8和rhel8不同，

fsck 可以修复ext和xfs。

[20:41:23 root@localhost ~]#fsck.         👈两下tab补全
fsck.cramfs  fsck.ext3    fsck.fat     fsck.msdos   fsck.xfs
fsck.ext2    fsck.ext4    fsck.minix   fsck.vfat
[20:41:23 root@localhost ~]#
提示可以看到支持修复的文件系统类型，但实际上直接fsck不带后缀更好，因为万一敲错了，反而坏事，不加会自动判断对应的什么系统。