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第8章 Linux磁碟與檔案系統管理
1 磁碟組成與分區： 磁碟由 圓的碟片、磁頭、主軸馬達 等組成。 碟片主要有： 扇區（Sector）為最小的實體儲存體單位，每個扇區512bytes 將扇區組成一個圓，就是柱面（Cylinder），是分區的最小單位。 第一個扇區最重要，裡面有MBR（主引導記錄）、分區表；MBR佔446位元組，分區表佔64bytes。
分區表最多支援4個分區，成為 主primary分區或者 擴充Extended分區。 擴充分區最多有一個； 邏輯分區是由擴充分區分出來的。 能被格式化的只有主要磁碟分割和邏輯分區。
各種介面的磁碟在Linux 中的檔案名稱為： /dev/sd[a-p][1-15]:為SCSI、SATA、USB,Flash等介面裝置 /dev/hd[a-p][1-63]:為IDE介面的磁碟。
2. 檔案系統特性 分區完後之所以要進行格式化，是因為每種作業系統所設定的檔案屬性許可權不相同，為了存放這些檔案所需的資料，因此需要將分區進行進行格式化，以成為作業系統能夠利用的檔案格式。 Linux正規檔案系統為Ext2（Linux second Extended file system，Ext2fs），預設情況下，windows是不識別Linux的Ext2檔案系統的。
傳統情況下，一個分區只能格式化為一個檔案系統，也就是一個檔案系統就是一個分區。但是新技術的發展，我們常通道LVM與軟磁碟陣列（software raid）可以將一個分區格式化成多個檔案系統個，，也能夠將多個分區合成一個檔案系統。目前我們已經不在說針對分區進行格式化了，而是一個可被掛在的資料為一個檔案系統而不是一個分區。 Linux較新的檔案系統，除了檔案資料外還有很多屬性，如rwx與檔案屬性（owner、group、time parameter等）。檔案系統通常會將這兩部分資料分別存在不同的塊，許可權和屬性放在inode中，資料放在data block中，另外還有個超級快（super block）會記錄整個檔案系統的整體資訊，包括 inode 與 block的總量、使用量、剩餘量等。 super block：記錄檔案系統整體資訊，包括inode與block的總量、使用量、剩餘量、檔案系統的格式與相關資訊等。 inode： 記錄檔案屬性，一個檔案佔用一個inode，同時記錄檔案資料所在的block。 block： 記錄檔案的資料，若檔案太大，會佔用多個block。 這種存取方法稱為： 索引式檔案系統（indexed allocation）。
3 Linux的Ext2檔案系統（inode） 檔案系統一開始就將inode與block規劃好了，除非重新格式化或者利用resize2fs等命令變更檔系統大小，否則inode與block固定後就不再變動。 在Ext2格式化時是將分區分為多個塊組（block group），每個塊組都有獨立的inode/block/super block，檔案系統最前面有一個開機磁區（boot sector），這個開機磁區用來安裝引導裝載程式的。 每個塊組有6個主要內容組成：data block: 在Ext2中支援的block大小有1kb、2kb、4kb三種，在格式化時block大小就固定了，且每個block都有編號，以方便inode的記錄。block大小決定檔案系統能支援的最大單一檔案大小如下： inodetable： inode記錄的檔案資料有以下幾個： 該檔案的訪問模式（rwx）； 檔案所有者與組（owner、group）； 檔案大小； 檔案建立或者狀態改變的時間（ctime） 最近一次讀取時間（atime）； 最近修改時間（mtime）； 定義檔案特性的標誌flag，如SetUID等 該檔案真正執行的資料內容； inode的數量和大小在格式化時就已經確定了， 每個inode大小均為128bytes； 每個檔案佔有一個inode； 檔案系統能夠建立的檔案數量和inode的數量有關； 系統讀取檔案時先找到對應的inode，分析inode所記錄的許可權與使用者是否符合，若符合才能開始讀取指向的block塊。
inode/block與檔案大小的關係: inode結構如下：inode有12個直接指向、1個間接、一個雙間接和一個三間接記錄區。假如1k的block，每條block記錄需要4bytes，因此1k的block可以記錄256個block記錄。
super block： 記錄的資訊主要有： block與inode的總量； 未使用與已使用inode、block的數量 block與inode的大小（1k、2k、4k； 128bytes）； 檔案系統的掛載時間、最近一次寫入資料的時間、最近一次檢查磁碟（fsck）的時間等檔案系統相關資訊； 一個validbit數值，表示檔案系統是否被掛載。
一般來說，superblock大小為1024bytes。相關資訊可以用dumpe2fs命令來查看。
檔案系統描述（file system description）： 用來描述每個block group的開始與結束block 號碼，以及每個區段的superblock inode block 分別位於哪個block之間；
block bitmap： 用來記錄那些block用過，那些block未用。
inode bitmap： 記錄inode的使用與未使用方式。
dumpe2fs [-bh] 裝置檔案名稱 -b:列出保留為壞道的部分 -h：列出superblock的資料，不會列出其他的區段內容。
df ：這個命令調出目前掛載裝置
4. Ext2/Ext3檔案訪問與記錄檔系統： 一般來說，將inode table和data block成為資料區域，將其他地區成為metadata（中間地區）。 記錄檔系統： 1：預備，當系統寫入一個檔案中，現在日誌記錄總記錄夠格檔案準備要寫入的資訊。 2：實際寫入：開始吸入檔案許可權和資料，開始更新meta data資料 3： 結束：完成資料與meta data更新，在日誌記錄塊當中完成該檔案的記錄。
這樣當斷電等，系統只要檢查日誌記錄塊就知道那些檔案出現問題，針對該問題再進行一致性檢查。
5 Linux檔案操作： 當系統載入一個檔案到記憶體中，如果該檔案沒有被改過，則在記憶體區段的檔案資料會設定為clean；如果發生改過，此時記憶體中的資料會被設定成dirty，系統會不定時的將記憶體中設定為dirty的資料歇會磁碟，保持磁碟與記憶體資料的一致性。
可以利用sync命令強制記憶體中dirty的檔案寫回到磁碟。
鳥哥的Linux學習筆記之三
