Linux中的文件系统

本章主要介绍文件系统的管理

• 了解什么是文件系统
• 对分区进行格式化的操作
• 挂载分区
• 查找文件

在Windows系统中，买了一块新的硬盘加到电脑后，需要对分区进行格式化才能使用，Linux系统中也是一样，首先我们需要了解什么是文件系统

1.1 了解文件系统

分区很复杂，但是为了好理解不妨先简化介绍。首先来看图，记住这是一个分区

当对一个分区格式化时，分区被分成两部分

（1）右侧部分被划分成很多小格子，每个小格子称为block，默认大小为4KB

（2）左侧部分为inode，用于记录文件的属性，每个文件都会占用一个 inode

每个block中只能存储一个文件，假设一个文件aa只有 1KB存放在2号block中，则2号block还剩余3KB的空间,但 是这3KB的空间也不会存储其他数据了。所以，此文件大 小为1KB,占用空间为4KB

如果一个文件的值大于4KB，一个block存放不下，则会占用多个 block。例如，某文件 大小为9KB,则需要占用3个block

Windows 中常见的文件系统包括FAT、NTFS等，Linux中常见的 文件系统包括EXT3、EXT4、XFS等。这些不同的文件系统具有不同的功能,包括所支持的单 个文件最大能有多大,整个文件系统最大能有多大，RHEL8/CentOS8中默认的文件系统是 XFS

1.2 了解硬链接

前面讲了inode记录的是某文件的属性信息

10号 inode记录了aa文件的属性，包括aa文件的名称、大小、权限等，及其所在的 block，可以在10号inode中给aa文件再起一个名称bb

此时对10号inode来说，用两个名称aa和 bb来记录2号block中的文件，所以 aa和 bb对 应的是同一个文件，那么aa和 bb就是硬链接关系

练习：先拷贝一个测试文件

[root@node1 ~]# cp /etc/hosts aa

查看aa的属性

[root@node1 ~]# ll aa
-rw-r--r-- 1 root root 158 12月  5 10:07 aa
[root@node1 ~]#

此处的加粗字1，指的是aa文件只有一个硬链接，即存储在 block中的文件只有一个名称 aa。下面对aa做硬链接

[root@node1 ~]# ln aa bb

查看aa和bb的属性

[root@node1 ~]# ll aa bb
-rw-r--r-- 2 root root 158 12月  5 10:07 aa
-rw-r--r-- 2 root root 158 12月  5 10:07 bb
[root@node1 ~]#

硬链接数显示为2，说明存储在 block中的那个文件有两个名称aa和 bb。aa和 bb是在同 一个inode上记录的两个名称，通过ls -i可以查看aa和 bb分别是在哪个inode上记录的

[root@node1 ~]# ls -i aa ; ls -i bb
33574987 aa
33574987 bb
[root@node1 ~]#

可以看到, inode值是--样的。即在同-个inode上用两个名称来记录 block中的那个文 件。换言之就是aa和bb对应的是同一个文件，修改aa之后会发现.bb的内容也做了相同的修 改,修改协之后会发现aa也做了相应的修改

因为block中的文件现在有两个名称，所以删除任意一个之后，block中的数据是不会跟 着删除的。所以，删除aa是不会影响bb的，或者删除bb也不会影响aa。但是aa和bb两个同 时删除，则block中的文件就没有名称了，则此文件会从 block中删除

block中的文件只要还有一个名称，那么数据就不会删除。如果所有名称都没有了，则此 数据会从 block中删除

同一个分区的inode只能记录同一个分区 block中的数据，不能在第二个分区中产生一个 inode来记录第一个分区中的文件,所以硬链接不能跨分区

1.3 创建文件系统

再看看前面已经在/dev/sdb 上创建过的分区

[root@node1 ~]# fdisk -l /dev/sdb

磁盘 /dev/sdb：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x01aa58a7

   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048     4196351     2097152   83  Linux
/dev/sdb2         4196352     8390655     2097152   82  Linux swap / Solaris
/dev/sdb4         8390656    41943039    16776192    5  Extended
/dev/sdb5         8392704    12587007     2097152   8e  Linux LVM
/dev/sdb6        12589056    16783359     2097152   83  Linux
/dev/sdb7        16785408    20979711     2097152   83  Linux
[root@node1 ~]#

下面对分区进行格式化

1. mkfs ‐f 文件系统 ‐选项 /dev/分区
2. 或
3. mkfs.文件系统 ‐选项 /dev/分区

练习：把/dev/sdb1格式化为XFS文件系统

[root@node1 ~]# mkfs.xfs /dev/sdb1
meta-data=/dev/sdb1              isize=512    agcount=4, agsize=131072 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0, sparse=0
data     =                       bsize=4096   blocks=524288, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
[root@node1 ~]#

从上面的 bsize=4096可以看到，block的大小默认设置为了4KB，如果指定为1KB，需要 加上-b size=1024选项

[root@node1 ~]# mkfs.xfs -b size=1024 /dev/sdb1
mkfs.xfs: /dev/sdb1 appears to contain an existing filesystem (xfs).
mkfs.xfs: Use the -f option to force overwrite.
[root@node1 ~]#

再次格式化时，因为/dev/sdbl已经存在文件系统了，所以再次格式化失败，需要加上-f 选项表示强制格式化

block size的大小只能在格式化时指定，不可以后期修改

每个文件系统都会有唯一的一个UUID来记录,查看系统中所有的UUID

[root@node1 ~]# blkid
/dev/sda1: UUID="905690d2-02f6-4c70-b8d4-a1336f91b917" TYPE="xfs" 
/dev/sda2: UUID="s1C6RX-Myb6-Wij5-U7pQ-SANf-fsjk-ISLXkt" TYPE="LVM2_member" 
/dev/sdb1: UUID="0df996ac-5a19-4573-ae7f-b2747a376a1a" TYPE="xfs" 
/dev/sdb2: UUID="1d8bfb35-d673-4ea0-97d9-6612a2304f15" TYPE="swap" 
/dev/sr0: UUID="2018-11-26-14-22-58-00" LABEL="CentOS 7 x86_64" TYPE="iso9660" PTTYPE="dos" 
/dev/mapper/centos-root: UUID="50688382-ff3a-4797-a679-685737f462a7" TYPE="xfs" 
/dev/mapper/centos-swap: UUID="bf9bb061-39f5-4328-ad7a-3993ea9e1eef" TYPE="swap" 
[root@node1 ~]#

如果想单独查看某个XFS格式的文件系统的UUID，可以通过“xfs admin -u分区名”来 查看

[root@node1 ~]# xfs_admin -u /dev/sdb1
UUID = 0df996ac-5a19-4573-ae7f-b2747a376a1a
[root@node1 ~]#

可以看到，/dev/sdb1文件系统的UUID是0df996ac-5a19-4573-ae7f-b2747a376a1a，这个UUID也是可以切换成其他值的

通过uuidgen命令手动生成一个新的UUID

[root@node1 ~]# uuidgen 
c841332d-3705-4c20-a829-4da1b1441996
[root@node1 ~]#

把/dev/sdb1的UUID切换成新生成的UUID

[root@node1 ~]# xfs_admin -U c841332d-3705-4c20-a829-4da1b1441996 /dev/sdb1
Clearing log and setting UUID
writing all SBs
new UUID = c841332d-3705-4c20-a829-4da1b1441996
[root@node1 ~]#

再次查看/dev/sdb1的UUID

[root@node1 ~]# xfs_admin -u /dev/sdb1
UUID = c841332d-3705-4c20-a829-4da1b1441996
[root@node1 ~]#

可以看到，现在已经是新的UUID 了

1.4 挂载文件系统

分区格式化好了之后是不可以直接访问的，要想访问此分区，必须把它挂载到某个目录上才行，如同在 Windows中创建一个分区，必须给它一个盘符或装在某个NTFS文件夹中

要查看哪些分区已经挂载及分区的使用情况，可以使用df命令

[root@node1 ~]# df
文件系统                   1K-块    已用     可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root 18860032 4874848 13985184   26% /
devtmpfs                  480884       0   480884    0% /dev
tmpfs                     497944       0   497944    0% /dev/shm
tmpfs                     497944    8536   489408    2% /run
tmpfs                     497944       0   497944    0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1                1038336  169476   868860   17% /boot
tmpfs                      99592      12    99580    1% /run/user/42
tmpfs                      99592       0    99592    0% /run/user/0
[root@node1 ~]#

这里文件系统为tmpfs的是临时文件系统，可以忽略不管，上面结果中的分区大小都是以 K为单位，看起来不方便，可以加上-hT选项，-h会以合适的单位显示，-T会显示文件系统

[root@node1 ~]# df -Th | grep -v tmpfs
文件系统                类型      容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root xfs        18G  4.7G   14G   26% /
/dev/sda1               xfs      1014M  166M  849M   17% /boot
[root@node1 ~]#

挂载语法的命令如下

 mount ‐o optl,opt2,... /dev/设备/目录

首先创建一个目录/xx，并拷贝进去几个测试文件

[root@node1 ~]# mkdir /xx
[root@node1 ~]# cp /etc/hosts /etc/services /xx/
[root@node1 ~]# ls /xx
hosts  services
[root@node1 ~]#

下面把/dev/sdb1挂载到/xx 上，注意/xx中内容的变化

[root@node1 ~]# mount /dev/sdb1 /xx
[root@node1 ~]#

以后访问/xx就是访问/dev/sdb1中的内容了，现在查看/xx中的内容

[root@node1 ~]# ls /xx
[root@node1 ~]#

此时发现/xx中的内容看不到了，原因是如果某个目录挂载了一个分区，则这个目录中原 有的内容就会被隐藏。为了更好地理解可以看图

此时是没有挂载的情况,/xx中有自己的文件,然后把/dev/sdb1挂载到/xx 上，如图

例如，有一个碗把/xx中原有的内容盖住了，现在看到的是上层碗中的内容

即/dev/sdbl中的内容。只有卸载掉才能再次看到，卸载的命令是umount

1. /umount /挂载点
2. 或
3. umount /dev/设备

现在把/dev/sdb1卸载掉,然后查看/xx中的内容

[root@node1 ~]# umount /dev/sdb1
[root@node1 ~]# ls /xx
hosts  services
[root@node1 ~]#

卸载后又能看到/xx中的内容了，就相当于又把盖在/xx上面的那个“碗”拿掉了，所以能 看到/xx中的内容了

这里需要注意两个问题，第一个问题是假设在/xx没有挂载之前，往里面写了一个200GB 的文件file，然后又把/dev/sdb1挂载到/xx上，这时的file会被隐藏。有一天发现少了200GB 的空间，然后到每个目录中找/xx，怎么都找不到这200GB。此时要想到哪些目录是挂载 点，这些目录在挂载分区之前,里面是不是存在文件

第二个问题是有时卸载时可能无法正常卸载，类似于在 Windows中卸载U盘时，提示进 程正在占用。先模拟一下这个文件，再次把/dev/sdb1挂载到/xx上

[root@node1 ~]# mount /dev/sdb1 /xx
[root@node1 ~]#

打开第二个终端执行如下命令

[root@node1 ~]# cd /xx
[root@node1 xx]#

这样cd /xx之后，bash进程会一直占用/xx

再回到第一个终端,卸载/xx

[root@node1 ~]# umount /xx
umount: /xx：目标忙。
        (有些情况下通过 lsof(8) 或 fuser(1) 可以
         找到有关使用该设备的进程的有用信息)
[root@node1 ~]# umount /dev/sdb1
umount: /xx：目标忙。
        (有些情况下通过 lsof(8) 或 fuser(1) 可以
         找到有关使用该设备的进程的有用信息)
[root@node1 ~]#

发现根本卸载不了，说明/xx现在正在被某个进程占用。那如何查看是哪个进程占用的呢? 可以使用fuser命令

[root@node1 ~]# fuser -mv /xx
                     用户     进程号 权限   命令
/xx:                 root     kernel mount /xx
                     root       9379 ..c.. bash
                     root       9425 f.... sftp-server
[root@node1 ~]#

可以看到，有一个进程号为2322的进程正在占用，就是第二个终端中运行的cd命令

利用kill命令杀死进程号为2322的进程，然后再次卸载

[root@node1 ~]# kill -9 9379
[root@node1 ~]# umount /xx
[root@node1 ~]#

此时可以正常卸载了。这里kill -9 2322的意思是强制杀死进程号为2322的进程，-9表示 强制的意思

挂载时还可以指定一些选项，先看一下默认的选项

[root@node1 ~]# mount /dev/sdb1 /xx
[root@node1 ~]# mount | grep /xx
/dev/sdb1 on /xx type xfs (rw,relatime,attr2,inode64,noquota)
[root@node1 ~]#

通过执行mount命今可以看到所有已经挂裁了的设冬,地可以看到/dev/edh1的默认挂载 选项。其中rw的意思是可读可写，测试往/xx中写入内容

[root@node1 ~]# ls /xx
[root@node1 ~]# cp /etc/services /xx
[root@node1 ~]# ls /xx
services
[root@node1 ~]#

现在是可以正常写进去的，然后卸载并重新以ro的方式挂载

[root@node1 ~]# umount /xx
[root@node1 ~]# mount -o ro /dev/sdb1 /xx
[root@node1 ~]#

查看挂载选项

现在是以ro的方式挂载的，测试往/xx中写入内容

[root@node1 ~]# cp /etc/issue /xx
cp: 无法创建普通文件"/xx/issue": 只读文件系统
[root@node1 ~]#

此时就写不进去了

如果想换选项也不用每次都卸载然后再挂载

mount ‐o remount,新选项/挂载点

现在把/dev/sdb1 以 rw的方式挂载

[root@node1 ~]# mount -o remount,rw /xx
[root@node1 ~]# mount | grep /xx
/dev/sdb1 on /xx type xfs (rw,relatime,attr2,inode64,noquota)
[root@node1 ~]#

然后再次拷贝测试文件进去

[root@node1 ~]# cp /etc/issue /xx
[root@node1 ~]# ls /xx
issue  services
[root@node1 ~]# 

可以看到,已经可以正常拷贝过去了

1.5 设置永久挂载

前面使用mount挂载设备也只是临时生效，重启系统之后此设备不会自动挂载。如果希 望重启之后能自动挂载,需要写入/etc/fstab中

1. 设备 挂载点 文件系统 挂载选项 dump值 fsck值
2. 或
3. 设备UUID 挂载点 文件系统 挂载选项 dump值 fsck值

最后两列的意义如下

（1）dump值:意思是能否被dump备份命令作用，dump是一个用来作为备份的命令，通 常这个参数的值为0或1

（2）fsck值:是否检验扇区,开机的过程中，系统默认会以fsck检验系统是否完整(clean)。 这两列值建议写0，不要写其他值

现在希望/dev/sdb1在重启之后能自动挂载到/xx 上，/etc/fstab的写法如下

[root@node1 ~]# grep /xx /etc/fstab 
/dev/sdb1		/xx			xfs	defaults	0 0
[root@node1 ~]#

这样开机就会自动挂载

1.6 find的用法

find是一款功能强大的工具，可以基于文件名、创建及修改时间、所有者、大小、权限等 进行查询

 find 目录 ‐属性 值

（1）目录：指的是限定在哪个目录下查询，如果不指定则是在当前目录下查询

（2）属性：指的是基于什么查询，可以根据name、size、user、perm 等进行查询

（3）值：依赖于前面的属性，例如，-name lduanxx，这里根据名称进行查询，查询名称 为1duanxx的文件

也可以表示否定的意思，在属性前面加上叹号“!”

 find 目录 ! ‐属性 值

这里的意思是查找属性不是这个值的文件

例如，！-name lduanxx，这里根据名称进行查询，查询名称不是 lduanxx的文件

下面的演示都在新创建的目录11下进行查询

[root@node1 ~]# mkdir 11 ; cd 11
[root@node1 11]#

在此目录下创建几个测试文件

[root@node1 11]# dd if=/dev/zero of=file1 bs=1M count=1
记录了1+0 的读入
记录了1+0 的写出
1048576字节(1.0 MB)已复制，0.0012748 秒，823 MB/秒
[root@node1 11]# dd if=/dev/zero of=file2 bs=1M count=2
记录了2+0 的读入
记录了2+0 的写出
2097152字节(2.1 MB)已复制，0.00260521 秒，805 MB/秒
[root@node1 11]# dd if=/dev/zero of=file3 bs=1M count=3
记录了3+0 的读入
记录了3+0 的写出
3145728字节(3.1 MB)已复制，0.00440493 秒，714 MB/秒
[root@node1 11]# dd if=/dev/zero of=file4 bs=1M count=4
记录了4+0 的读入
记录了4+0 的写出
4194304字节(4.2 MB)已复制，0.0112357 秒，373 MB/秒
[root@node1 11]# dd if=/dev/zero of=file5 bs=1M count=5
记录了5+0 的读入
记录了5+0 的写出
5242880字节(5.2 MB)已复制，0.0312296 秒，168 MB/秒
[root@node1 11]#

这里file1到file5的大小如下

[root@node1 11]# du -sh file*
1.0M	file1
2.0M	file2
3.0M	file3
4.0M	file4
5.0M	file5
[root@node1 11]#

为了测试方便，按下面的命令修改文件的权限

[root@node1 11]# chgrp 888 file2 ; chown 888.888 file3
[root@node1 11]# chmod 326 file1 ; chmod 226 file2 ; chmod 327 file3
[root@node1 11]# chmod 441 file4
[root@node1 11]# chown 888 file1

下面查看所有文件

[root@node1 11]# ls -lh
总用量 15M
-rw-r--r-- 1 root root    0 12月  5 11:27 blab001
-rw-r--r-- 1 root root    0 12月  5 11:27 Blab001
--wx-w-rw- 1  888 root 1.0M 12月  5 11:28 file1
--w--w-rw- 1 root  888 2.0M 12月  5 11:28 file2
--wx-w-rwx 1  888  888 3.0M 12月  5 11:28 file3
-r--r----x 1 root root 4.0M 12月  5 11:28 file4
-rw-r--r-- 1 root root 5.0M 12月  5 11:28 file5
[root@node1 11]#

1.6.1 基于名称的查询

根据名称进行查询

[root@node1 11]# find -name blab001
./blab001
[root@node1 11]#

这里只显示了blab001，并没有显示Blab001，因为 Linux中是严格区分大小写的。如果 要忽略大小写,可以使用-iname选项

[root@node1 11]# find -iname blab001
./Blab001
./blab001
[root@node1 11]#

这样不管是大写还是小写都能够查询出来

在使用find命令时，还是可以使用通配符的，记得要用双引号引起来

[root@node1 11]# find -name "file*"
./file1
./file2
./file3
./file4
./file5
[root@node1 11]#

这里查询的是文件名以file开头的那些文件

1.6.2 基于文件大小的查询

根据文件的大小进行查询，用-size选项。查询文件大小等于2M的文件

[root@node1 11]# find -size 2M
./file2
[root@node1 11]#

查询文件大小大于3M的文件

[root@node1 11]# find -size +3M
./file4
./file5
[root@node1 11]#

如果大小前面加上加号“+”，表示大于:如果大小前面加上减号“-”，表示小于

1.6.3 基于文件时间的查询

根据文件的时间进行查询，用-mtime选项，单位是天，这里天的表示如下

（1）24小时以内，即一天以内，用-1表示

（2）24~48小时,算1天，用1表示

（3）超过48小时，算超过1天，用+1表示

查询创建时间为1天的文件

[root@node1 11]# find -mtime 1
[root@node1 11]#

查询创建时间超过1天的文件

[root@node1 11]# find -mtime +1
[root@node1 11]#

查询创建时间低于1天的文件

[root@node1 11]# find -mtime -1
.
./Blab001
./blab001
./file1
./file2
./file3
./file4
./file5
[root@node1 11]#

还可以用-mmin选项，单位是分钟。查找创建时间低于50分钟的文件

[root@node1 11]# find -mmin -50
.
./Blab001
./blab001
./file1
./file2
./file3
./file4
./file5
[root@node1 11]# 

这里查询多少分钟,大家可以根据自己的实际情况进行替换

1.6.4 基于文件类型的查询

根据文件的类型进行查询，用-type选项。常见的文件类型包括以下4种

（1）d：表示目录（文件夹）

（2）f：表示普通文件

（3）l：表示软链接（快捷方式）

（4）b：可用于存储数据的设置文件，如硬盘、光盘等

在当前目录中找出所有的文件夹

[root@node1 11]# find -type d
.
[root@node1 11]# 

 这里只找到表示当前目录的点“.”

在当前目录中找出所有的普通文件

[root@node1 11]# find -type f
./Blab001
./blab001
./file1
./file2
./file3
./file4
./file5
[root@node1 11]#

1.6.5 基于文件权限的查询

根据文件的权限进行查询，用-perm选项。例如,我们要查找权限 为326的文件，查询时有3种用法，如图

（1）326：必须完全匹配326,权限不能多也不能少，方块位置的权限都必须有，圆圈的位置不能有权限

（2）/326：文件的权限只要配置326中的一个权限即可，如图只要具备方跌中的一个权限就可以查询到

（3）-326：可以比326权限多，但是不能少，如图在方块位置的权限都满E的 情况下，圆圈的位置可以多

通过326来查询

[root@node1 11]# find -perm 326
./file1
[root@node1 11]#

这里只有一个文件的权限完全满足326

通过/326来查询

[root@node1 11]# find -perm /326
.
./Blab001
./blab001
./file1
./file2
./file3
./file5
[root@node1 11]#

这里file4没有查询到，因为file4 的权限中没有一个上面的图方块中的权限

通过-326来查询

[root@node1 11]# find -perm -326
./file1
./file3
[root@node1 11]#

只要图中方块位置的权限都满兄，具不右圆圈中的权限就可以不符,这里找到file1和 file3