定义

文件系统是操作系统用于明确存储设备（常见的是磁盘，也有基于NAND Flash的固态硬盘）或分区上的文件的方法和数据结构；即在存储设备上组织文件的方法。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：文件系统的接口，对对象操纵和管理的软件集合，对象及属性。
从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的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。

file = data +metadata
Metadata: 元数据 描述文件属性等信息
Data: 数据 文件本身的信息
image.png

分类

根据系统分类

Linux文件系统：est2/3/4,xfs，btrfs，resiserfs，jfs swap：交换分区 光盘：iso9960
windows：fat32 ，mtfs
unix：FFS，UFS，JFS2
网络文件系统：nfs，cifs
集群文件系统：GFS2，OFS2
分布式文件系统：ceph，MooseFS，mogilefs，GusterFS,LustreFS

根据是否提供‘journal’功能

日志型文件系统：ext3/4，xfs……
非日志型文件系统：ext2，vfat

组成部分

内核中的模块：ext4，xfs，vfat
用户空间的管理工具：mkfs，ext4，xfs，mkswap

Linux文件系统的构成

  1. • /usr/bin、/bin : -------------存放所有用户可以执行的命令
  2. • /usr/sbin、/sbin : -----------存放只有root可以执行的命令
  3. • /home ：--------------------用户缺省宿主目录
  4. • /proc ：---------------------虚拟文件系统，存放当前内存镜像
  5. • /dev ：----------------------存放设备文件
  6. • /lib ：-----------------------存放系统程序运行所需的共享库
  7. • /lost+foud ：---------------存放一些系统出错的检查结果
  8. • /tmp ：---------------------存放临时文件
  9. • /etc ：-----------------------系统配置文件
  10. • /var ：----------------------包含经常发生变动的文件，如：邮件、日志文件、计划任务等
  11. • /usr ：----------------------存放所有命令、库、手册页等 类似于windows C盘下的WINDOWS目录
  12. • /mnt ：----------------------临时文件系统的安装点
  13. • /boot ：---------------------内核文件及自举程序文件保存位置

Linux系统及分区

Linux下所有文件和目录都存放在一个分区中。
Linux系统中每一个硬件设备（eg：硬盘、内存等）都映射到系统的一个文件。
IDE接口设备在Linux系统中映射的文件以hd为前缀，SCSI，SATA，SAS等设备映射的文件以sd为前缀。
具体的文件命名规则以英文字母排序的，eg：设备中的第一个IDE设备为hda，第二个IDE设备为hdb

IDE、SATA、SCSI的区别

IDE

　IDE的英文全称为“Integrated Drive Electronics”，即“电子集成驱动器”，它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器 。这种类型的接口随着接口技术的发展已经被淘汰了，而其后发展分支出更多类型的硬盘接口，比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都属于IDE硬盘。
多类型的硬盘接口，
比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都属于IDE硬盘。

SATA

  1. SATA的全称是Serial Advanced Technology Attachment，是 由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范 。ATA规范将硬盘的外部传输速率理论值提高到了150MB/s。SATA的优势：支持热插拔 ，传输速度快，执行效率高。

SCSI

  1. Small Computer System Interface，小型计算机系统接口，其速度、性能和稳定性都比IDE要好，价格当然也要贵得多，主要面向服务器和工作站市场

两种分区

对于同一块硬盘，又可以有不同的分区，分区的划分以数字命名，如：sdb1,sdb2,sdb3。
分区的方式有：MBR分区和GPT分区

MBR分区

主引导记录，是IBM公司早年间提出的
使用32位标识扇区数
它是存在于磁盘驱动器开始部分的一个特殊的启动扇区。整个扇区包含了已安装的操作系统系统信息，并用一小段代码来启动系统。
linux系统中的MBR通常会是GRUB加载器。
当一台电脑启动时，它会先启动主板自带的BIOS系统，bios加载MBR，MBR再启动windos，这就是MBR的过程
MBR格式的磁盘分区主要分为基本分区（primary partion）和扩展分区（extension partion）
两种主分区和扩展分区下的逻辑分区。
主分区总数不能大于4个，其中最多只能有一个扩展分区。且基本分区可以马上被挂载使用但不能再分区，扩展分区必须再进行二次分区后才能挂载。
扩展分区下的二次分区被称之为逻辑分区，逻辑分区数量限制视磁盘类型而定。

GPT分区

GUID Partition Table，即全局唯一标识磁盘分区表
使用uuid去标识磁盘和分区
是另外一种更加先进新颖的磁盘组织方式，一种使用UEFI启动的磁盘组织方式。
支持的最大磁盘可达18EB，它没有主分区和逻辑分区之分，每个硬盘最多可以有128个分区，具有更强的健壮性与更大的兼容性
GPT分区的命名和MBR类似，只不过没有主分区、扩展分区和逻辑分区之分，分区号直接从1开始累加一直到128

两者之间的区别

因为兼容问题，gpt其实在引导的最开始部分也有一段MBR引导，也叫做“保护引导”，为了防止设备不支持UEFI
1.MBR最多支持2T，而GPT理论上是无限制的
2.MBR最多支持4个主分区，GPT没有限制。如果你想跑多系统，MBR最多4个而GPT没有限制
3.win7 只使用MBR分区，从win8开始微软建议你使用GPT
4.GPT是由UEFI启动的，而UEFI是后来才提出的概念，兼容性和稳定性不如BIOS+MBR

UUID

UUID是一个标识你系统中的存储设备的字符串，其目的是帮助使用者唯一的确定系统中的所有存储设备，不管它们是什么类型的。它可以标识DVD驱动器，USB存储设备以及你系统中的硬盘设备等
使用UUID的原因？
1.UUID是真正的唯一标志符
2.设备名并非总是不变的
3.ubuntu中的许多关键功能现在开始依赖于UUID

blkid

获取文件系统类型 UUID
device：获取指定设备的
-s LABEL ：查看系统中的label
-s UUID：查看系统中的UUID

  1. [root@node1 ~]# blkid
  2. /dev/sdb: UUID="c49ce8b8-bdec-48eb-acb3-863513371bb4" TYPE="swap" 
  3. /dev/sda2: UUID="29e32837-f7cf-488e-9dcb-59bd5223f3d0" TYPE="xfs" PARTUUID="e6d958dd-ae77-46bd-88d8-b5868ffd692c" 
  4. /dev/sda3: UUID="xKYfx7-kzYM-NQMh-GWXa-2mC0-eUVo-9Q144A" TYPE="LVM2_member" PARTUUID="c960ac9f-5c50-4c75-a80f-e9ffae8d75d5" 
  5. /dev/sr0: UUID="2018-11-25-21-21-31-00" LABEL="CentOS 7 x86_64" TYPE="iso9660" PTTYPE="dos" 
  6. /dev/mapper/centos-root: UUID="b54ce170-9f27-4822-9492-a05d533b727c" TYPE="xfs" 
  7. /dev/mapper/centos-swap: UUID="f79315bc-2105-45a4-800c-4618cc13ca5c" TYPE="swap" 
  8. /dev/sdc1: UUID="16e57ad3-3be6-4d1f-a8a7-bd880d3c9499" SEC_TYPE="ext2" TYPE="ext3" PARTLABEL="xfs" PARTUUID="7ec19c81-04e4-4be3-8b24-26f81c604d7c" 
  9. /dev/sda1: PARTUUID="d7e230f0-7d0b-44f7-93c4-ffc2eb611ece" 
  10. /dev/sda6: PARTUUID="f0cca532-942b-423d-b125-40eb78c1f3e3"

查看分区信息 df -h

  1. [root@localhost ~]# df -h
  2. Filesystem               Size  Used Avail Use% Mounted on
  3. Filesystem               容量   已用 可用  已用%  挂载点

参考：1.2.3.

Linux文件管理

Linux把所有文件和设备都当作文件来管理，这些文件都在根目录下，同时Linux中的文件名区分字母的大小写。

文件名

  • 严格区分大小写
  • 可以使用任意字符（/），并且避免使用特殊字符
  • 不要超过255个字符
  • 以 .开头的文件（隐藏文件）

命令使用规则：
[options] [obj]

文件的类型 8种

  • 普通文件类型：[-] eg：常见的脚本等文本文件和常用软件的配置文件，可执行的二进制文件

  • 目录文件类型：[d]

  • 块文件类型：[b] 块设备访问每次以块为单位，eg：512字节或1024字节等。块设备可随机读取，eg：硬盘、光盘等属于此类。

  • 字符设备文件类型：[c] 字设备文件每次访问以字节为单位，不可随机读取，eg：常用的键盘就属于此类

  • 套接字文件类型：[s] 程序见可通过套接字进行网络数据通信

  • 管道文件类型：[p] 管道是Linux系统中一种进程通信的机制。生产者写数据到管道中，消费者可以通过进程读取数据

  • 链接文件类型：[l]

    查看文件类型的三种方法

    ls

    | 参数 | 说明 | | —- | —- | | -a | 可以看到全部文件（包括隐藏文件） | | -ll /-l | 列表目录内容的细节，包括权限（模式）、所有者、群组、大小、创建日期、文件是否到系统其他地方的链接 | | -d | 查看当前文件夹的属性 | | -F | 在每一个列举项目之后添加一个符号
    /表明是一个目录
    @表明是到其他文件的符号链接
    *表明到其他文件的符号链接 | | -f | 对输出的文件不进行排序。
    对-aU选项生效，对-lst选项失效 | | -r | 逆序（reverse） 从后向前地列举目录中的内容 | | -R | 递归（recursive） 递归地列举所有目录（在当前目录之下的 | | -S | 大小（size） 按文件大小排序 | | -color | 对输出着色，当可以是“never”、“auto”或“always” | | -AsSh | 显示所有文件的大小
    [root@tenor ~]# ls -AsSh
    total 48K
    4.0K .cache 4.0K .ssh 4.0K .tcshrc 0 1.txt
    4.0K .config 4.0K .bash_history 4.0K .cshrc 0 .viminfo
    4.0K home 4.0K .bash_profile 4.0K .pydistutils.cfg
    4.0K .pip 4.0K .bashrc 4.0K .bash_logout | | -dl +[目录名] | 查看某一个目录的完整属性，而不是显示目录里面的文件属性
    [root@tenor ~]# ls -dl home
    drwxr-xr-x 2 root root 4096 Feb 8 18:41 home |

  1. [root@lhuan ~]# ll 1.txt
  2. -rw-r--r-- 1 root root 54 May 26 22:41 1.txt
  1. 第一列：文件的类型
  2. 第二列：文件的权限 
  3.             文件所有者权限，文件所属的用户组权限，其他用户权限
  4. 第三列：硬链接的个数
  5. 第四列：文件所有者，就是文件属于哪个用户
  6. 第五列：文件所属的组
  7. 第六列：文件的大小，通过选项h可以显示为可读格式，eg:K/M/G等
  8. 第七列：文件的修改时间
  9. 第八列：文件名或者目录名

file

参数 说明
-b 列出辨识结果，不显示文件名称
-c 详细显示指令执行过程，便于排错或分序程序执行的情形

stat

用于显示inode内容

  1. [root@lhuan ~]# stat 1.txt
  2.   File: ‘1.txt’
  3.   Size: 54            Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
  4. Device: fd01h/64769d    Inode: 393892      Links: 1
  5. Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
  6. Access: 2020-10-06 07:48:59.460800385 +0800
  7. Modify: 2020-05-26 22:41:44.708930028 +0800
  8. Change: 2020-05-26 22:41:44.714930023 +0800
  9.  Birth: -

inode

日常在硬盘需要保存的数据实在太多了，因此 Linux 系统中有一个名为 super block 的“硬盘地图”。Linux 并不是把文件内容直接写入到这个“硬盘地图”里面，而是在里面记录着整个文件系统的信息。因为如果把所有的文件内容都写入到这里面，它的体积将变得非常大，而且文件内容的查询与写入速度也会变得很慢。
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：

  1. ➢ 该文件的访问权限（read、write、execute）；
  2. ➢ 该文件的所有者与所属组（owner、group）；
  3. ➢ 该文件的大小（size）；
  4. ➢ 该文件的创建或内容修改时间（ctime）；
  5. ➢ 该文件的最后一次访问时间（atime）；
  6. ➢ 该文件的修改时间（mtime）；
  7. ➢ 文件的特殊权限（SUID、SGID、SBIT）；
  8. ➢ 该文件的真实数据地址（point）

文件的属性和权限

Linux为文件赋予了3种属性：可读、可写、可执行。
在Linux系统种，每个文件都有唯一的属性，同时Linux系统种的用户可以属于同一个组，通过权限位的控制定义了每个文件的属主，同组用户和其他用户对该文件具有不同的读、写和可执行权限

  • 读权限： r 表示具有读取文件或目录的权限，对应的使用者可以查看文件内容
  • 写权限： w 用户可以变更此文件

eg：删除、移动等。写权限依赖于该文件父目录的权限位置。

  • 可执行权限： x 一些可执行文件必须有可执行权限才可以运行。对于目录而言，可执行权限表示其他用户可以进入此目录，eg：如果目录没有可执行权限，则其他用户不能进入此目录

    改变文件的所有权

    一个文件属于特定的所有者，更改文件的属主或属组可以使用chown和chgrp命令。

    chown

    chown命令可以将文件变更为新的属主或属组，只有root用户或者拥有该文件的用户才可以更改文件的所有者。
    如果拥有文件但不是root用户，只可以将组更改为当前用户所在的组。
参数 说明
-f 忽略错误信息
-h 更改遇到的符号链接的所有权，而不是符号链接指向的文件或目录的所有权，如未指定则更改链接指向目录或文件的所有权
-H 更改由符号引用的目录的用户标识（和组标识）和所有在该目录下的文件层次结构的所有文件
-R 递归地更改指定文件夹的所有权，但不更改链接指向的目录 
  1. [root@tenor ~]# chown ccy:mxh 1.txt  -c
  2. changed ownership of ‘1.txt’ from ccy:mxh2 to ccy:mxh

chgrp

修改属组

-c 显示更改部分的信息
-v 显示详细的处理信息
-f 忽略错误信息

改变文件权限

chmod

是用来改变文件或目录权限的命令，可以将指定文件的拥有者该为指定的用户或组
用户名可以是用户名或用户ID，组可以是组名或者组ID，文件以空格分开的要改变权限的文件列表，支持通配符。
只有文件的所有者或root用户可以执行，普通用户不能将字节的文件更改称其他的拥有者。
u表示文件所有者
g表示文件所属的组
o表示其他用户
a表示所有
chmod 还可以利用数字来更改文件权限。r 对应 4， w对应 2 ，x对应 1

参数 说明
-c 显示更改部分的信息
-f 忽略错误信息
-h 恢复符号链接
-R 处理指定目录及其子目录下的所有文件
-v 显示详细的处理信息
-reference 把指定的目录或文件作为参考，把操作的文件或目录设置成与参数文件或目录相同的拥有者或属组
—fron 只有当前用户/群组与指定的用户/群组相同时才进行改变
—help 显示帮助信息
-version 显示版本信息
+ 增加权限
- 取消权限
= 唯一设定权限
r 可读取 数字表示法：r =4
w=2
x=1
chmod也可以用数字来表示权限如 chmod 777 file
语法为：chmod abc file
其中a,b,c各为一个数字，分别表示User、Group、及Other的权限。
w 可写入
x 可执行
X 表示只有该文档是子目录或者该文档以及被设定过为可执行 
  1. 范例 :将档案 file1.txt 设为所有人皆可读取 :
  2. chmod ugo+r file1.txt
  4. 将档案 file1.txt 设为所有人皆可读取 :
  5. chmod a+r file1.txt
  7. 将档案 file1.txt 与 file2.txt 设为该档案拥有者，与其所属同一个群体者可写入，但其他以外的人则不可写入 
  8. chmod ug+w,o-w file1.txt file2.txt
  10. 将 ex1.py 设定为只有该档案拥有者可以执行 :
  11. chmod u+x ex1.py
  13. 将目前目录下的所有档案与子目录皆设为任何人可读取 :
  14. chmod -R a+r *
  15. 显示详细信息
  16. [root@tenor ~]# chmod ug+w,o+X+x 2.txt -v
  17. mode of ‘2.txt’ retained as 0665 (rw-rw-r-x)


XFS文件系统管理

XFS时高级日志文件系统，特点是具有伸缩性，同时很健壮。

XFS文件系统备份和恢复

XFS文件系统提供了整个分区备份的工具xfsdump供用户使用。
用户可以在不借助第三方软件的情况下对xfs文件系统上的数据实施备份。

检查XFS文件系统

RHEL8中检查和恢复文件系统的工具主要是xfs_repair