Linux基础之文件系统 原

一、Ext2/Ext3/Ext4区别

这三个都是文件系统格式NTFS和FAT32。

Linux kernel自2.6.28开始正式支持新的文件系统Ext4，Ext4是Ext3的改进版，修改了Ext3中部分重要的数据结构。Ext3对Ext2，只是增加了一个日志功能而已。Ext4可以提供更佳的性能和可靠性，还有更为丰富的功能，更大的文件系统和更大的文件。较之Ext3所支持的最大16TB文件系统和最大2TB文件，Ext4分别支持1EB（1,048,576TB，1EB=1024PB，1PB=1024TB）的文件系统，以及16TB的文件。

1、无限数量的子目录

Ext3只支持32,000个子目录，而Ext4支持无限数量的子目录。

2、Extents（区段）

Ext3采用间接块映射，当操作大文件时，效率极其低下。比如一 个100MB大小的文件，在Ext3中要建立25,600个数据块（每个数据块大小为4KB）的映射表。在Ext3中，每个物理块都需要一个逻辑块结构与之相对应。

Ext4引入了extents概念，提高效率，每个extent为一组连续的数据块，理想情况下，上述文件则表示为只需要一个extent来记录映射关系。

3、多块分配

当写入数据到Ext3文件系统中时，Ext3的数据块分配器每次只能分配一个4KB的块，写一个100MB文件就要调用25600次数据块分配器，而Ext4的多块分配器“multiblockallocator”（mballoc）支持一次调用分配多个数据块。

4、延迟分配 

Ext3的数据块分配策略是尽快分配，而Ext4是尽可能地延迟分配，直到文件在cache中写完才开始分配数据块并写入磁盘。如此能优化整个文件的数据块分配，显著提升性能。

5、快速fsck（文件系统检查）

老的fsck会很慢，因为它要检查所有的inode，Ext4给每个组的inode表中都过它们而只去检查那些在用的inode添加了一份未使用inode的列表，执行 fsck就可以跳过它们而只去检查那些在用的inode。

6、日志校验

日志是最常用的部分，也极易导致磁盘硬件故障，而从损坏的日志中恢复数据会导致更多的数据损坏。

Ext4的日志校验功能可以很方便地判断日志数据是否损坏，将过去两阶段日志机制合并成一个阶段，提高性能。

补充，两阶段提交：

    （1）文件系统将准备执行的事务的具体内容写入日志。

    （2）文件系统进行文件操作。

    （3）操作成功后，将事务具体的内容从日志中删除。

7、“无日志”（NoJournaling）模式

Ext4允许关闭日志，以便某些有特殊需求的用户可以借此进一步提升性能。

8、在线碎片整理

Ext4支持在线碎片整理，并提供e4defrag工具进行个别文件或整个文件系统的碎片整理。

9、inode相关特性

Ext4支持更大的inode，较之Ext3默认的inode大小128字节，Ext4为了在inode中容纳更多的扩展属性（如纳秒时间戳或inode版本），默认inode大小为256字节。

10、持久预分配（Persistentpreallocation）

P2P软件为了保证下载文件有足够的空间存放，常常会预先创建 一个与所下载文件大小相同的空文件，以免未来的数小时或数天之内磁盘空间不足导致下载失败。Ext4在文件系统层面实现了持久预分配并提供相应的API，比应用软件自己实现更有效率。

二、swap

1、Swap（交换分区）概述

使用磁盘存储内存不够而“溢出来”的内容。 当系统的物理内存不够用的时候，就需要将物理内存中的一部分空间释放出来，以供当前运行的程序使用。

最容易成为被释放的对象：一些很长时间没有什么操作的程序。被保存到Swap空间中。等到那些被换出的程序要继续运行时，再从Swap中恢复保存的数据到内存中。

一般来说可以按照如下规则设置swap大小：

8G以内的物理内存，SWAP设置为内存的2倍。

8G-16G以内的的物理内存，SWAP等于内存大小或者设置为8G。

16G-256G的物理内存，SWAP设置为实际内存的1/2即可。

2、系统如何使用swap

实际上，并不是等所有的物理内存都消耗完毕之后，才去使用swap的空间，什么时候使用是由swappiness参数值控制。

[root@localhost ~]# cat /proc/sys/vm/swappiness
60
[root@localhost ~]#

默认值是60。swappiness=0的时候表示最大限度使用物理内存，然后才是swap空间，swappiness＝100的时候表示积极的使用swap分区，并且把内存上的数据及时的搬运到swap空间里面。

3、修改swap参数 

1.临时性修改

使用命令：sysctl，可以进行临时修改swap的使用比例。

命令格式：sysctl vm.swappiness=0-100的数字

示例：

[root@localhost ~]# sysctl vm.swappiness=10 
vm.swappiness = 10 
[root@localhost ~]# cat /proc/sys/vm/swappiness 
     10 

这里我们的修改已经生效，但是如果我们重启了系统，又会变成60。

2.永久修改

在/etc/sysctl.conf 文件里添加如下参数：vm.swappiness=10。 vim /etc/sysctl.conf ->i->修改 esc->wq。

4、swap开启与关闭

swapon -a #开启
swapoff -a #关闭

三、文件系统的操作

1、挂载点的意义

每个文件系统都有独立的inode/block/superblock等信息，这个文件系统要能够链接到目录树才能被我们使用。将文件系统和目录树结合的动作我们称为挂载。

挂载点：一定是目录，此目录为文件系统的入口。

2、挂载操作

mount命令：将设备挂载到某个目录。

命令格式：mount [-fnrsvw] [-o option[,option]...] 设备文件 挂载点

1.选项和参数

-t：指定设备的文件系统类型。

ext4 linux目前常用的文件系统。

nfs网络文件系统。

iso9660 CD-ROM光盘标准文件系统。

auto自动检测文件系统 

-o：指定挂载文件系统时的选项。

ro以只读方式挂载。

rw以读写方式。

2.挂载镜像文件

将ISO镜像文件挂载到Linux虚拟机中，准备工作：

挂载到某个目录。

[root@localhost ~]# mount /dev/cdrom /media
[root@localhost ~]# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sr0        4.2G  4.2G     0 100% /media/CentOS_6.5_Final
[root@localhost ~]# ll /dev/cdrom1 
lrwxrwxrwx. 1 root root 3 Feb  9 14:53 /dev/cdrom1 -> sr0
[root@localhost ~]# ls /media

CentOS_6.5_Final 挂载到某个目录

[root@localhost ~]# mkdir /mnt/cdrom
[root@localhost ~]# mount -t iso9660 /dev/cdrom1  /mnt/cdrom
mount: block device /dev/sr0 is write-protected, mounting read-only
[root@localhost ~]# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sr0        4.2G  4.2G     0 100% /mnt/cdrom
[root@localhost ~]# lsblk      #查看块设备
NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sr0     11:0    1  4.2G  0 rom 

3.挂载U盘

[root@localhost /]# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sdb1        29G  2.3G   27G   8% /media/7E4E-815B
[root@localhost /]# lsblk
NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sr0     11:0    1  4.2G  0 rom  
sdb      8:16   1 28.9G  0 disk 
└─sdb1   8:17   1 28.9G  0 part /media/7E4E-815B
[root@localhost /]# mkdir /mnt/udisk
[root@localhost /]# mount /dev/sdb1 /mnt/udisk/
[root@localhost /]# lsblk
NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sdb      8:16   1 28.9G  0 disk 
└─sdb1   8:17   1 28.9G  0 part /media/7E4E-815B
[root@localhost /]# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sdb1        29G  2.3G   27G   8% /media/7E4E-815B
/dev/sdb1        29G  2.3G   27G   8% /mnt/udisk

如果挂载后查看U盘内容出现乱码？

[root@localhost ~]# locale
LANG=en_US.UTF-8
LC_CTYPE="en_US.UTF-8"
LC_NUMERIC="en_US.UTF-8"
LC_TIME="en_US.UTF-8“
[root@localhost ~]#man mount

使用”/iocharset”查找

[root@localhost ~]# mount -o iocharset=utf8 /dev/sdb1 /mnt/udisk

Ntfs需要下载ntfs-3g驱动

yum install ntfs-3g

用完要记得使用umount“弹出”，并断开连接。

3、取消挂载

umount：取消挂载。 命令格式：umount 设备或是挂载点 示例：

umount /mnt/cdrom
#或
umount /dev/cdrom1 
#或
umount /dev/sr0

4、自动挂载

/etc/fstab文件：开机引导的时候自动挂载到linux的文件系统。

5、文件系统相关命令

1.df

df：列出文件系统整体磁盘使用情况。即整个硬盘的分区情况。相当于Windows中查看磁盘分区情况。

命令格式：df 选项参数

选项参数

-a：列出所有文件系统。

-k：以KBytes的容量显示文件系统。

-m：以MBytes的容量显示文件系统。

-h：GBytes、MBytes、KBytes等格式自行显示。

-i：以inode数量显示。

2.du

du：文件系统的磁盘使用量或是目录使用量。即具体的目录或者文件的大小详情。相当与Windows中打开我的电脑进行文件查看。

命令格式：du 选项参数 目录名称

选项参数

-a：列出所有的文件与目录容量。

-h：以人们较易读的容量格式(G/M)显示。

-s：列出总量而已,而不列出每个各别的目录占用容量。

-k：以KBytes列出容量显示。

-m：以MBytes列出容量显示。

3.dumpe2fs

dumpe2fs：观察文件系统。

命令格式：dumpe2fs [options] < device>

参数选项：

-h ：仅列出superblock的数据，不会列出其他的区段内容。

#dumpe2fs  -h /dev/sda1