Linux文件系统管理
Linux文件系统管理教程
文件系统是操作系统用于明确磁盘或分区上的文件的方法和数据结构，即在磁盘上组织文件的方法。也指用于存储文件的磁盘或分区，或文件系统种类。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。
各操作系统使用的文件系统并不相同，Linux 的正统文件系统是 Ext2。 而 Windows 98 以前的微软操作系统使用 FAT（FAT16）文件系统，Windows 2000 以后的版本使用 NTFS 文件系统。
文件系统组成
文件系统由三部分组成：与文件管理有关软件、被管理文件以及实施文件管理所需数据结构。从系统角度来看，文件系统是对文件存储器空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的系统。具体地说，它负责为用户建立文件，存入、读出、修改、转储文件，控制文件的存取，当用户不再使用时撤销文件等。
在 Linux 中常用的文件系统主要有 ext3、ext2 及 reiserfs。Linux 目前几乎支持所有的 Unix 类的文件系统，除了我们在安装 Linux 操作系统时所要选择的 ext3、reiserfs 和 ext2 外，还支持苹果 MACOS 的 HFS，也支持其它 Unix 操作系统的文件系统，比如 XFS、JFS、Minix fs 及 UFS 等，您可以在 kernel 的源码中查看。
如果您想要让系统支持哪些的文件系统得需要把该文件系统编译成模块或置入内核，当然 Linux 也支持 Windows 文件系统 NTFST 和 fat，但不支持 NTFS 文件系统的写入；支持 fat 文件系统的读写。现在还有新的 ext4 文件系统。
早期的 Linux 使用 Ext2 文件系统格式，CentOS 5.x 默认使用 Ext3，本教程中所用的 CentOS 6.x 默认使用 Ext4，而目前最新的 CentOS 7.x 默认使用 xfs 格式。
Ext4文件系统
Ext4 是 Ext3（Ext2）文件系统的升级版，在性能、伸缩性和可靠性方面进行了大量改进，变化可以说是翻天覆地的，比如：
- 向下兼容 Ext3；
- 最大 1EB 文件系统和 16TB 文件；
- 无限数量子目录；
- Extents 连续数据块概念；
- 多块分配、延迟分配、持久预分配；
- 快速 FSCK、日志校验、无日志模式、在线碎片整理、inode 增强、默认启用 barrier 等；
Linux文件系统详解
不同的文件系统，其运作模式和操作系统的文件数据有关。拿 Linux 操作系统中的文件为例，文件数据不仅包括文件中的内容，还包含非常多的文件属性，例如文件的 rwx 权限以及文件所有者、所属组、创建时间等。
通常情况下，文件系统会将文件的实际内容和属性分开存放：
- 文件的属性保存在 inode 中（i 节点）中，每个 inode 都有自己的编号。每个文件各占用一个 inode。不仅如此，inode 中还记录着文件数据所在 block 块的编号；
- 文件的实际内容保存在 block 中（数据块），类似衣柜的隔断，用来真正保存衣物。每个 block 都有属于自己的编号。当文件太大时，可能会占用多个 block 块。
- 另外，还有一个 super block（超级块）用于记录整个文件系统的整体信息，包括 inode 和 block 的总量、已经使用量和剩余量，以及文件系统的格式和相关信息等。
由此我们可以推断出，只要能找到文件 inode 所在的位置，自然就能知道这个文件存放数据的 block 号，从而找到文件的实际数据。整个过程如下图所示：
图中，文件系统先格式化出 inode 和 block 块，假设某文件的权限和属性信息存放到 inode 4 号位置，这个 inode 记录了实际存储文件数据的 block 号有 4 个，分别为 2、7、13、15，由此，操作系统就能快速地找到文件数据的存储位置。
这种管理文件的系统称为索引式文件系统，Linux 文件系统（Ext 系列）就属于索引式文件系统。
注意，inode 节点并不存储文件的文件名，因为文件名是文件所在目录的数据，所以会保存在上一级目录的 block 块中。前面章节在讲权限命令的时候说过，要对文件的上一级目录拥有 w 权限，才能删除目录中的文件，就是因为文件名是保存在目录的 block 中的。
Linux支持的常见文件系统
Linux 系统能够支持的文件系统非常多，除 Linux 默认文件系统 Ext2、Ext3 和 Ext4 之外，还能支持 fat16、fat32、NTFS（需要重新编译内核）等 Windows 文件系统。也就是说，Linux 可以通过挂载的方式使用 Windows 文件系统中的数据。
Linux 所能够支持的文件系统在 “/usr/src/kemels/ 当前系统版本 /fs” 目录中（需要在安装时选择），该目录中的每个子目录都是一个可以识别的文件系统。我们介绍较为常见的 Linux 支持的文件系统，如下表所示：
| 文件系统 | 描 述 |
|---|---|
| Ext | Linux 中最早的文件系统，由于在性能和兼容性上具有很多缺陷，现在已经很少使用 |
| Ext2 | 是 Ext 文件系统的升级版本，Red Hat Linux 7.2 版本以前的系统默认都是 Ext2 文件系统。于 1993 年发布，支持最大 16TB 的分区和最大 2TB 的文件（1TB=1024GB=1024x1024KB) |
| Ext3 | 是 Ext2 文件系统的升级版本，最大的区别就是带日志功能，以便在系统突然停止时提高文件系统的可靠性。支持最大 16TB 的分区和最大 2TB 的文件 |
| Ext4 | 是 Ext3 文件系统的升级版。Ext4 在性能、伸缩性和可靠性方面进行了大量改进。Ext4 的变化可以说是翻天覆地的，比如向下兼容 Ext3、最大 1EB 文件系统和 16TB 文件、无限数量子目录、Extents 连续数据块 概念、多块分配、延迟分配、持久预分配、快速 FSCK、日志校验、无日志模式、在线碎片整理、inode 增强、默认启用 barrier 等。它是 CentOS 6.3 的默认文件系统 |
| xfs | 被业界称为最先进、最具有可升级性的文件系统技术，由 SGI 公司设计，目前最新的 CentOS 7 版本默认使用的就是此文件系统。 |
| swap | swap 是 Linux 中用于交换分区的文件系统（类似于 Windows 中的虚拟内存)，当内存不够用时，使用交换分区暂时替代内存。一般大小为内存的 2 倍，但是不要超过 2GB。它是 Linux 的必需分区 |
| NFS | NFS 是网络文件系统（Network File System）的缩写，是用来实现不同主机之间文件共享的一种网络服务，本地主机可以通过挂载的方式使用远程共享的资源 |
| iso9660 | 光盘的标准文件系统。Linux 要想使用光盘，必须支持 iso9660 文件系统 |
| fat | 就是 Windows 下的 fatl6 文件系统，在 Linux 中识别为 fat |
| vfat | 就是 Windows 下的 fat32 文件系统，在 Linux 中识别为 vfat。支持最大 32GB 的分区和最大 4GB 的文件 |
| NTFS | 就是 Windows 下的 NTFS 文件系统，不过 Linux 默认是不能识别 NTFS 文件系统的，如果需要识别，则需要重新编译内核才能支持。它比 fat32 文件系统更加安全，速度更快，支持最大 2TB 的分区和最大 64GB 的文件 |
| ufs | Sun 公司的操作系统 Solaris 和 SunOS 所采用的文件系统 |
| proc | Linux 中基于内存的虚拟文件系统，用来管理内存存储目录 /proc |
| sysfs | 和 proc —样，也是基于内存的虚拟文件系统，用来管理内存存储目录 /sysfs |
| tmpfs | 也是一种基于内存的虚拟文件系统，不过也可以使用 swap 交换分区 |
Linux文件系统管理常用命令
| 命令 | 描述 |
|---|---|
| df | 查看文件系统硬盘使用情况。 |
| du | 统计文件或目录所占磁盘大小。 |
| mount | 挂载文件系统。 |
| umount | 卸载文件系统。 |
| fsck | 检测和修复文件系统。 |
| dumpe2fs | 查看文件系统详细信息。 |
| fdisk | 给硬盘分区。 |
| parted | 对大容量硬盘分区。 |
| mkfs | 格式化分区。 |
| mke2fs | 格式化分区。 |
Linux文件系统管理总结
文件系统是操作系统用于明确磁盘或分区上的文件的方法和数据结构，即在磁盘上组织文件的方法。也指用于存储文件的磁盘或分区，或文件系统种类。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。
文件系统由三部分组成：与文件管理有关软件、被管理文件以及实施文件管理所需数据结构。
