Linux学习-day9

第六章 存储结构与管理硬盘

6.1一切从“/”开始

Linux系统中一切都是文件​

Linux 系统中的一切文件都是从“根”目录（/） 开始的，并按照文件系统层次标准（FHS）采用倒树状结构来存放文件，以及定义了常见目录的用途。

Linux系统中常见的目录名称以及相应内容

在Linux系统中另外还有一个重要的概念—路径。分为绝对路径和相对路径。

6.2物理谁被的命名规则

在Linux系统中一切都是文件，硬件设备也不例外。既然是文件，就必须有文件名称。系统内核中的udev设备管理器会自动把硬件名称规范起来，目的是让用户通过设备文件的名字可以猜出设备大致的属性以及分区信息等；这对于陌生的设备来说特别方便。另外，udev设备管理器的服务会一直以守护进程的形式运行并侦听内核发出的信号来管理/dev目录下的设备文件。

常见的硬件设备及其文件名称

设备名称所包含的信息：

首先，/dev/目录中保存的应当是硬件设备文件；其次，sd表示的是存储设备；然后，a表示系统中同类接口中第一个被识别到的设备；最后，5表示这个设备是一个逻辑分区。一言以蔽之，“/dev/sda5”表示的就是“这是系统中第一块被识别到的硬件设备中分区编号为5的逻辑分区的设备文件”。

6.3文件系统与数据资料

户在硬件存储设备中执行的文件建立、写入、读取、修改、转存与控制等操作都是依靠文件系统来完成的。文件系统的作用是合理规划硬盘，以保证用户正常的使用需求。

在拿到一块新的硬盘存储设备后，先需要分区，然后再格式化文件系统，最后才能挂载并正常使用。硬盘的分区操作取决于您的需求和硬盘大小；也可以选择不进行分区，但是必须对硬盘进行格式化处理。

Linux只是把每个文件的权限与属性记录在inode中，而且每个文件占用一个独立的inode表格，该表格的大小默认为128字节，里面记录着如下信息：

计算机系统在发展过程中产生了众多的文件系统，为了使用户在读取或写入文件时不用关心底层的硬盘结构，Linux内核中的软件层为用户程序提供了一个虚拟文件系统（Virtual File System，VFS）接口，这样用户实际上在操作文件时就是统一对这个虚拟文件系统进行操作了。

6.4挂载硬件设备

在拿到一块全新的硬盘存储设备后要先分区，然后格式化，最后才能挂载并正常使用。一个最简单、最贴切的解释—当用户需要使用硬盘设备或分区中的数据时，需要先将其与一个已存在的目录文件进行关联，而这个关联动作就是“挂载”。

​mount命令用于挂载文件系统，格式为“mount文件系统 挂载目录”。挂载是在使用硬件设备前所执行的最后一步操作。只需使用mount命令把硬盘设备或分区与一个目录文件进行关联，然后就能在这个目录中看到硬件设备中的数据了。

如果想让硬件设备和目录永久地进行自动关联，就必须把挂载信息按照指定的填写格式“设备文件 挂载目录 格式类型 权限选项 是否备份 是否自检”写入到/etc/fstab文件中。这个文件中包含着挂载所需的诸多信息项目，一旦配置好之后就能一劳永逸了。

用于挂载信息的指定填写格式中，各字段所表示的意义

写入到/etc/fstab文件中的设备信息并不会立即生效，需要使用mount -a参数进行自动挂载：

df命令用于查看已挂载的磁盘空间使用情况，英文全称为“disk free”，语法格式为“df -h”。

umount命令用于卸载设备或文件系统，英文全称为“un mount”，语法格式为“umount [设备文件/挂载目录]”。

lsblk命令用于查看已挂载的磁盘的空间使用情况，英文全称为“list block id”，输入该命令后按回车键执行即可。

6.5添加硬盘设备

在虚拟机中模拟添加了硬盘设备后就应该能看到抽象后的硬盘设备文件了。按照前文讲解的udev服务命名规则，第二个被识别的SATA设备应该会被保存为/dev/sdb，这个就是硬盘设备文件了。但在开始使用该硬盘之前还需要进行分区操作

fdisk命令用于新建、修改及删除磁盘的分区表信息，英文全称为“format disk”，语法格式为“fdisk磁盘名称”。

  fdisk命令中的参数以及作用

如果硬件存储设备没有进行格式化，则Linux系统无法得知怎么在其上写入数据。因此，在对存储设备进行分区后还需要进行格式化操作。如要将分区为XFS的文件系统进行格式化，则命令应为mkfs.xfs /dev/sdb1。

完成了存储设备的分区和格式化操作，接下来就是要来挂载并使用存储设备了。与之相关的步骤也非常简单：首先是创建一个用于挂载设备的挂载点目录；然后使用mount命令将存储设备与挂载点进行关联；最后使用df -h命令来查看挂载状态和硬盘使用量信息。

du命令用查看分区或目录所占用的磁盘容量大小，英文全称为“disk usage”，语法格式为“du -sh目录名称”。

6.6添加交换分区

交换（SWAP）分区是一种通过在硬盘中预先划分一定的空间，然后把内存中暂时不常用的数据临时存放到硬盘中，以便腾出物理内存空间让更活跃的程序服务来使用的技术，其设计目的是为了解决真实物理内存不足的问题。通俗来讲就是让硬盘帮内存分担压力。但由于交换分区毕竟是通过硬盘设备读写数据的，速度肯定要比物理内存慢，所以只有当真实的物理内存耗尽后才会调用交换分区的资源。

mkswap命令用于对新设备进行交换分区格式化，英文全称为“make swap”，语法格式为“mkswap设备名称”。

swapon命令用于激活新的交换分区设备，英文全称为“swap on”，语法格式为“swapon设备名称”。

6.7磁盘容量配额

Linux系统的设计初衷就是让许多人一起使用并执行各自的任务，从而成为多用户、多任务的操作系统。但是，硬件资源是固定且有限的，如果某些用户不断地在Linux系统上创建文件或者存放电影，硬盘空间总有一天会被占满。针对这种情况，root管理员就需要使用磁盘容量配额服务来限制某位用户或某个用户组针对特定文件夹可以使用的最大硬盘空间或最大文件个数，一旦达到这个最大值就不再允许继续使用。可以使用quota技术进行磁盘容量配额管理，从而限制用户的硬盘可用容量或所能创建的最大文件个数。quota技术还有软限制和硬限制的功能。

xfs_quota命令用于管理设备的磁盘容量配额，语法格式为“xfs_quota [参数] 配额 文件系统”。

这是一个专门针对XFS文件系统来管理quota磁盘容量配额服务而设计的命令。其中，-c参数用于以参数的形式设置要执行的命令；-x参数是专家模式，让运维人员能够对quota服务进行更多复杂的配置。

xfs_quota -x -c 'limit bsoft=3m bhard=6m isoft=3 ihard=6 tom' /boot

xfs_quota -x -c report /boot

上面所使用的参数分为两组，分别是isoft/ihard与bsoft/bhard，下面深入讲解一下。在6.3节中曾经讲过，在Linux系统中每个文件都会使用一个独立的inode信息块来保存属性信息，一个文件对应一个inode信息块，所以isoft和ihard就是通过限制系统最大使用的inode个数来限制了文件数量。bsoft和bhard则是代表文件所占用的block大小，也就是文件占用的最大容量的总统计。

soft是软限制，超过该限制后也只是将操作记录写到日志中，不对用户行为进行限制。而hard是硬限制，一旦超过系统就会马上禁止，用户再也不能创建或新占任何的硬盘容量。

edquota命令用于管理系统的磁盘配额，英文全称为“edit quota”，语法格式为“edquota [参数] 用户名”。

在为用户设置了quota磁盘容量配额限制后，可以使用edquota命令按需修改限额的数值。其中，-u参数表示要针对哪个用户进行设置；-g参数表示要针对哪个用户组进行设置。

edquota命令会调用Vi或Vim编辑器来让root管理员修改要限制的具体细节，记得用wq保存退出。