Linux文件系统详解

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Linux的文件系统详解

1. 目录组成

  • /bin 这是存放常用的终端命令的目录，例如：ls、mount、rm 等等。
  • /boot 存放系统启动所需的文件，包括 linux kernel，一个随机存储磁盘镜像和 Bootloader 的配置文件。
  • /dev 这个目录存放所有的设备文件，这些不是常规文件，而是指系统上的各种硬件设备，包括硬盘驱动器。
  • /etc 存放系统的全局配置文件，这里面的配置文件会影响系统所有用户的系统环境。
  • /home 用户的家目录，每个用户都有自己的家目录。
  • /lib 存放非常重要的动态库和内核模块。
  • /media 作为外部设备的一个挂载点，比如硬盘或者可移动设备（U盘、DVD、CD）。
  • /mnt 和 /media 一样，也是一个挂载点，但是专用于挂载临时的设备，例如网络文件系统。
  • /opt 用于安装系统额外的软件，这里安装的软件是手动安装的，不受 Ubuntu 软件管理包的管理。
  • /proc 一个虚拟文件系统，为内核提供向进程发送信息的机制。
  • /root root 用户的家目录，不在 /home/ 中，即使 /home/ 不可用，也允许引导系统。
  • /run 在引导过程的早期可用的tmpfs（临时文件系统），其中存储了临时运行时数据。此目录下的文件将在引导过程开始时删除或截断。
  • /sbin 包含通常只应由超级用户使用的重要管理命令。
  • /srv 包含 HTTP（/srv/www/）或 FTP 等服务的数据目录。
  • /sys 可以访问的虚拟文件系统，用于设置或获取有关内核系统视图的信息。
  • /tmp 应用程序使用的临时文件的位置。
  • /usr 包含大多数用户实用程序和应用程序，并部分复制根目录结构，包括例如 /usr/bin/ 和 /usr/lib。
  • /var 致力于可变数据，例如日志，数据库，网站和临时脱机（电子邮件等）文件，这些文件从一次启动到下一次启动。它包含的一个值得注意的目录是 /var/log，其中保存了系统日志文件。

2. 文件管理原理剖析

2.1 inode与block详解

一个完整的文件通常都是由元信息和实际数据组成，其中元信息包含了文件权限以及许多文件属性，而实际数据就是我们日常写入的信息。系统会把这两个分别存放在inode和block中。
Linux文件系统（深入剖析原理）

查询某个文件的inode信息——stat命令

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[root@localhost ~]# stat install.log

这里的“install.log”可替换为任意文件。
Linux文件系统（深入剖析原理）
通过上面的示意图，可以看出一个对于一个文件来说记录的元信息包括以下几点：

  • 文件大小
  • 文件inode
  • 文件权限
  • 最近访问ctime（change time）：最后一次改变文件或属性的时间（例如执行了chmod等命令
  • 最近更改atime（access time）：最后一次访问文件或者目录的时间
  • 最近改动mtime（modify time）：最后一次修改文件或目录内容的时间
  • 创建时间

查看某个文件的类型——file命令

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[root@localhost ~]# file /etc/profile

这里的“/etc/profile”可替换为任意文件。
Linux文件系统（深入剖析原理）

inode的内容

一般来说，无论是微软还是Linux系统我们都是通过文件名来查找文件，但在系统内部却是使用inode码来识别不同的文件，对于系统来说文件名只是indode号码便于识别的别称。
表面上，用户通过文件名来打开文件，实际上，在系统内部中这个过程分为三步：
Linux文件系统（深入剖析原理）

查看文件对应的inode号码

ls -i命令

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[root@localhost ~]# ls -i install.log

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stat命令

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[root@localhost ~]# stat install.log

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某个磁盘中inode的容量

使用df -i命令来查看每个硬盘inode总数和已使用数量

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[root@localhost ~]# df -i /dev/sda1

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inode号码的特殊作用

由于inode号与文件名分离，所以会出现一些在Linux系统特有的现象：

文件名中包含特殊字符，无法通过“rm”命令删除。这时候就可以通过直接删除inode号码来达到直接删除的文件的作用。

直接删除文件相关inode号可以使用：

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[root@localhost ~]# find ./* -inum 50331717 -delete

其中“50331717”为文件的inode号码。
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2.2 硬链接与软链接

硬链接与软链接这两者都是Linux系统中的链接方式，不过两者有所不同：

硬链接：通过Linux文件系统的inode链接来生成新的文件名
软链接：类似微软系统的快捷方式，能够进行快速的链接

(1) 硬链接

使用ln命令创建，具体格式：

ln 源文件 目标名

执行该命令时，会在当前目录下生成一个同inode号但文件名不同的文件：

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[root@localhost mnt]# ln aaa.txt test.txt

因为硬链接只能在同一目录下创建，所以这里可以使用相对路径。执行结束后可以看见硬链接与源文件名称不同，但inode号码完全一样。这时候即使删除源文件，后建立的硬链接依旧能够打开文件。
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(2) 软链接

使用“ln -s”命令创建，具体格式为：

ln -s 源文件名 目标名称

执行该命令时，会生成一个独立文件，指向源文件（inode不同）：

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[root@localhost mnt]# ln -s aaa.txt test.txt

因为软链接可以在不同一目录下创建，所以这里如果要跨目录创建需用绝对路径。执行结束后可以看见软链接就类似于快捷方式，相当于一个全新的文件，源文件被删除，软链接随即不可用。
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2.3 恢复误删文件（重要！！）

在日常工作中，经常会因为种种原因而导致文件数据丢失（就是误删~~）。不要担心，这里就教给各位在XFS格式中误删恢复的方法。

(1) 检查恢复用的工具

所谓工欲善其事必先利其器，没有以下的两个工具，数据恢复只不过是空谈

xfsdump软件包
xfsrestore软件包

使用rpm命令在已经安装的rpm包中对其进行筛选。如果没有则需要通过yum库进行安装。

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[root@localhost ~]# rpm -qa | grep xfsdump
[root@localhost ~]# rpm -ql xfsdump | grep xfsrestore

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(2) 对磁盘文件系统进行备份

将目标磁盘使用xfsdump工具进行备份，格式：

xfsdump -f 备份存放位置 要备份的文件或设备

这里我们将目标磁盘sdb1里的所有文件备份到/opt/data_dump中；

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[root@localhost data]# xfsdump -f /opt/data_dump /dev/sdb1

回车进行交互界面后，先后输入备份地址以及备份文件或设备名称。
Linux文件系统（深入剖析原理）
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(3) 模拟误删环境

新手将磁盘内文件全部删除

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[root@localhost ~]# rm -rf /data/*

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(4) 开始恢复作业

在保证不会有新的文件写入的情况下（重要！！！）

使用xfsrestore命令，将备份的磁盘数据进行恢复

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[root@localhost data]# xfsrestore -f /opt/data_dump /data/

其中，“/opt/data”为备份文件的位置，“/data”为存放恢复后文件的位置。
Linux文件系统（深入剖析原理）
Linux文件系统（深入剖析原理）
但是，使用xfsdump工具进行备份也有很大的限制：

  1. 只能备份已挂载的文件系统
  2. 必须使用root的权限才能操作
  3. 只能备份XFS文件系统
  4. 备份后的数据只能让xfsrestore解析
  5. 不能备份两个具有相同UUID的文件系统

2.4 日志文件

日志文件概述

功能：

用于记录系统、程序运行中发生的事件
通过日志，有助于诊断和解决系统故障

分类：

内核及系统日志（系统装好自带）：
由系统服务syslog统一管理，格式基本相同
用户日志：
记录系统用户登录及退出系统的相关信息
程序日志
由各种应用独立管理，记录格式不统一

常用日志文件存放位置

默认路径：

/var/log目录下

其它主要日志文件的存放地点：
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日志消息级别

日志消息从低到高，从轻微到严重分为0~7，总共8个级别

0 EMERG （紧急）：会导致主机系统不可用的情况
1 ALERT （警告）：必须马上采取措施解决的问题
2 CRIT （严重）：比较严重的情况
3 ERR （错误）：运行出现错误
4 WARNING（提醒）：可能会影响系统功能的事件
5 NOTICE （注意）：不会影响系统但值得注意
6 INFO （信息）：一般信息
7 DEBUG （调试）：程序或系统调试信息等

其中，
03为严重，必须采取措施否则会导致出现严重业务问题；
47为轻微，不处理也不会出现大的业务问题。

日志记录格式

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用户日志与程序日志

1、用户日志
保存了用户登录、退出系统等相关操作

/var/log/lastlog：最近的用户登录事件，
/var/log/wtmp：用户登录、注销及系统开、关机事件
/var/run/utmp：当前登录的每个用户的详细信息
/var/log/secure：与用户验证相关的安全性事件

2、程序日志
由相应服务的应用程序独立管理

Web服务：/var/log/httpd/access_log（error_log）
代理服务：/var/log/squid/access.log（cache.log）
FTP服务：/var/log/xferlog

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