本文详细介绍了Linux系统中的磁盘物理构成，包括扇区、磁道、磁头和柱面。讲解了分区的概念，强调了MBR在分区管理中的作用。接着讨论了文件系统，特别是inode的作用和文件的属性。还涵盖了块组、超级块等文件系统构成要素。最后，文章涉及了挂载、交换分区、自动挂载配置以及VFS在Linux文件系统中的重要角色。
磁盘及文件系统
硬盘的物理构成：
扇区（sector）、磁道（track）、磁头、柱面(cylinder)
分区：就是记录每一个分区的起始柱面和结束柱面。分区信息存放在0柱面0磁头1扇区上：MBR主引导记录(446字节)+DPT磁盘分区表（64字节）+结束标志（2个字节）硬盘的主引导记录（MBR）是不属于任何一个操作系统的，它先于所有的操作系统而被调入内存，并发挥作用，然后才将控制权交给主分区（活动分区）内的
操作系统，并用主分区信息表来管理硬盘。
文件系统是操作系统用于明确存储设备（常见的是磁盘）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。
block：数据存储的最小单元
inode:索引节点，全局唯一编号，除了记录文件的属性外，同时还具有指针功能，指向文件内容放置的快
（里面保存的是文件的权限，所有者，所属主等基本信息）
1、文件的拥有者与用户组（owner/group）
2、文件的访问模式（read/write/excute）
3、文件的类型（type）
4、文件建立或状态改变的时间（ctime)、最近一次的读取时间（atime）、最近修改时间（mtime）
5、文件的大小
6、定义文件属性的标志（flag），如setUID...
7、文件真正内容的指针（pointer）
创建目录：分配一个inode和至少一个block
inode记录该目录的相关属性，并指向分配到的那个快；
block记录在这个目录下的相关文件（或目录）的关联性
创建文件：分配至少一个inode与相对于该文件大小的快数量
inode不记录文件名，而是记录文件的相关属性，文件名记录在目录所属的block区域
例如：读取/etc/crontab的流程如下：
1、操作系统根据根目录（/）的相关数据可获取/etc目录所在的inode，并读取/etc这个目录所有相关属性
2、根据/etc的inode的数据，可以获取/etc目录下所有文件的关联数据是放置在哪一个block中，并前往该block读取文件的关联性内容
3、由上步骤的block中，可以知道crontab文件的inode所在地，并前往该inode
4、由上步骤的inode中，可以获取crontab文件的所有属性，并前往由inode所指向的block区域，获取crontab文件内容
块组：blockgroup 对用户是不可见的，子逻辑区域，有个超级标示区
文件系统构成：（dumpe2fs可以查看）
superblock(超级块)：记录整个文件系统相关信息
1、block与inode的总量
2、未使用和已使用的inode/block数量
3、文件系统的载入时间、最近一次写入数据的时间、最近一次检验磁盘（fsck）的时间等文件系统的相关信息
4、有效位的值，已载入为0，未载入为1
groupdescription(组描述)：记录此block由何处开始记录
blockbitmap(快位图)：此处记录block是否使用
inodebitmap(inode位图)：此处记录inode是否使用
inodetable(inode表)：为每个inode的数据存放区
datablock(数据块)：为每个block的数据存放区
metadatabitmap （块位图)dentry 目录项
创建文件：先在目录下创建一个条目，把名字和iNode对应上，回到源数据，指定块位置
删除文件：删除条目里面的名字和iNode对应关系，将对应的iNode标记为0
通过inode号码来删除文件：find./ -inum 400935 -exec rm -rf {} \;
extundelete：linux下高效数据恢复工具 http://extundelete.sourceforge.net/ 安装时需要的依赖包e2fsprogs-lib e2fsprogs-devel 复制文件：不同的inode和block
剪切文件：同一个分区，inode号和磁盘块位置都没有变，只是把条目里面的名字改变了一下
链接：硬链接和软链接（符号链接），多个文件指向同一个iNode，硬链接；符号连接，指向的是源文件的路径，而不是文件块ln (link) [-s -v] 源文件 链接
硬链接：在某个目录下的block中增加一个文件关联数据，不会用到inode与磁盘空间
只能对文件进行创建，为了避免循环引用
不能跨文件系统，可以在不同目录下
创建硬链接可以增加文件被连接的次数
符号链接：建立一个独立的文件，这个文件会让数据的读取指向它连接的文件内容
可以对目录创建
可以跨文件系统
不会增加被链接文件的链接次数
其大小为指定路径所包含的字符个数
-b删除，覆盖以前建立的链接
-d允许超级用户制作目录的硬链接
-f强制执行
-i交互模式，文件存在则提示用户是否覆盖
-n把符号链接视为一般目录
-s软链接(符号链接)
-v显示详细的处理过程
du 查看文件大小[-s -h ]
-s只分别计算命令列中每个参数所占的总用量
-h做单位转换
df 查看硬盘使用情况
-i查看inode的使用情况
-P不换行显示
-h做单位转换
设备文件：
b：块设备文件，以块为单位，随机访问
c: 以字符为单位，是线性设备，访问时有先后顺序
例：ls-l /dev
主设备号(标示设备类型，majornumber)
次设备号(标示同一类型的不同设备，minornumber)
创建设备文件：mknod-m name type major ninor
硬盘的设备文件名：
IDE ATA :hd
SATA SCSI USB :sd
ab c ....来区别同一种类型下的不同设备
IDE: 第一个IDE口，控制器，主 从hda hdb
第二个IDE口，主从hdc hdd
fdisk查看当前系统识别的硬盘和分区的情况
fdisk -l[/dev/to/smoe_device_file]
还可用来管理分区
fdisk /dev/sda
p:显示当前硬件的分区，包括没有保存的改动
n:创建一个新的分区
d：删除一个分区
w:保存并退出
q:不保存退出
t：修改分区类型（文件系统类型）
l:显示所支持的所有类型
cat/proc/partitions 查看分区
partprobe[/dev/sda] 通知操作系统分区表的变化
partx -a [/dev/sda] 告诉内核磁盘分区是否存在及其编号
cat/proc/filesystem 查看文件系统类型
高级格式化：mkfs-t ext4
mkfs -t msdos /dev/hdb3
mkfs.ext2、mkfs.ext3、mke2fs
-b：分区时设定每个数据区块占用空间大小，目前支持1024,2048 以及4096 bytes每个块。
-i：设定inode大小
-N：设定inode数量，有时使用默认的inode数不够用，所以要自定设定inode数量。
-c：在格式化前先检测一下磁盘是否有问题，加上这个选项后会非常慢
-L：预设该分区的标签label
-j：建立ext3格式的分区，如果使用mkfs.ext3就不用加这个选项了
查看磁盘超级块的信息：
tune2fs-l /dev/sda[n] 调整ext2/ext3/ext4文件系统参数
dumpe2fs-h /dev/sda[n] 显示ext2/ext3/ext4文件系统信息
二.swap
swap分区：主要是用来内存过载使用，可以和内存上暂停进程的页面保存在swap分区中，再次启用时再分配页面，pageoutswap分区：主要是用来内存过载使用，可以和内存上暂停进程的页面保存在swap分区中，再次启用时再分配页面，pageoutpagein ,swap out swap in ,发现有频繁的换进和换出的时候就需要加内存。
1.虚拟内存：
虚拟地址：线性地址；
页面的换进和换出，允许了内存的过载使用
计存器1纳秒，缓存10纳秒，内存10毫秒，磁盘秒
free 查看物理内存和交换空间使用情况
-m
buffers缓冲cached 缓存
fdisk命令中，调整分区类型为82；
创建交换分区：
格式化：#mkswap /dev/sda8，先调整分区类型为82，fdisk,
-L LABEL
swapon/dev/sda8，启用该交换空间
-a:启用所有的定义在/etc/fstab文件中的交换设备
swapoff /dev/sda8
回环设备
loopback,使用软件来模拟实现硬件
创建一个镜像文件，120G，当作一个硬件设备来使用
dd命令：
if=数据来源
of=数据存储目标
bs=1
count=2
seek=#:创建数据文件时，跳过的空间大小；
dd if=/dev/sda of=/mnt/usb/mbr.backup bs=512 count=1 ddif=/mnt/usb/mbr.backup of=/dev/sda bs=512 count=1
可用来备份和恢复mbr
dd if=/dev/zeroof=/var/swapfile bs=1M count=1024 seek 跳过多大的空间
mkswap格式化为swap分区
1、通过fdisk创建swap分区或者使用dd命令创建一个虚拟内存的文件
dd if=/dev/zeroof=/tmp/swap bs=1M count=1024 2、mkswap进行swap分区格式化
3、swapon激活swap分区
swapoff关闭swap分区
mount：挂载命令
命令格式：mount[-t vfstype] [-o options] device dir
-a挂载fstab中提到的所有文件系统
-oremount 重新挂载已挂载的文件系统
-oloop：用来把一个文件当成硬盘分区挂接上系统
-oro：采用只读方式挂接设备
-orw：采用读写方式挂接设备
挂接光盘镜像文件
1、从光盘制作光盘镜像文件。将光盘放入光驱，执行下面的命令。
#cp/dev/cdrom /home/sunky/mydisk.iso 或
#ddif=/dev/cdrom of=/home/sunky/mydisk.iso
2、挂载光盘镜像文件
#mount -o loop -t iso9660 /home/sunky/mydisk.iso/mnt/vcdrom
三.自动挂载
文件系统的配置文件/etc/fstab
OS在初始时，会自动挂载此文件中定义的每个文件系统
要挂载的设备 挂载点 文件系统类型挂载选项 转储频率(每多少天做一次完全备份) 文件系统检测次序(只有根可以为1)
/dev/sda5 /mnt/test ext4 defaults 0 0
mount-a：挂载/etc/fstab文件中定义的所有文件系统
/etc/fstab文件 实现开机自动挂载
设备挂载点 文件系统类型 挂载参数 是否执行备份命令dump 是否启动使用fsck扫描磁盘
fuser:验正进程正在使用的文件或套接字文件
-v:查看某文件上正在运行的进程
-k:
-m：针对目录，也就是挂载点，一般和-k一起使用
fuser-km MOUNT_POINT：终止正在访问此挂载点的所有进程
wodim--devices 查看设备名（没有挂载的光盘）
练习：
1、创建一个5G的分区，文件系统为ext4，卷标为MYDATA，块大小为1024，预留管理空间为磁盘分区的3%，要求开机后可以自动挂载至/data目录，并且自动挂载的设备要使用卷标进行引
用；
2、创建一个本地回环文件/var/swaptemp/swapfile来用于swap，要求大小为512MB，卷标为SWAP-FILE，且开机自动启用此交换设备；
# mkdir/var/swaptemp
# ddif=/dev/zero of=/var/swaptemp/swapfile bs=1M count=512
# mkswapLABLE=SWAP-FILE /var/swaptemp/swapfile
/etc/fstab
/var/swaptemp/swapfile swap swap defaults 0 0
3、上述第一问，如何让其自动挂载的同时启用ACL功能；
/etc/fstab
LABEL='MYDATA' /data ext4 defaults,acl 0 0
Linux： 查看VFS结构图
VFS:virtual filesystem,interface:system call
当前，除了Linux标准的文件系统Ext2/Ext3/Ext4外，还有很多种文件系统，比如reiserfs,xfs, Windows的vfat NTFS，
网络文件系统nfs以及flash文件系统jffs2,yaffs/yaffs2 ubifs。
linux通过叫做VFS的中间层对这些文件系统提供了完美的支持。
VFS存在的意义
1.向上，对应用层提供一个标准的文件操作接口；
2.对下，对文件系统提供一个标准的接口，以便其他操作系统的文件系统可以方便的移植到Linux上；
3.VFS内部则通过一系列高效的管理机制，比如inodecache, dentry cache 以及文件系统的预读等技术，使得底层文件系统不需沉溺到复杂的内核操作，即可获得高性能；
4.此外VFS把一些复杂的操作尽量抽象到VFS内部，使得底层文件系统实现更简单
VFS是一种软件机制，也许称它为Linux 的文件系统管理者更确切点，与它相关的数据结构只存在于物理内存当中。所以在每次系统初始化期间，Linux 都首先要在内存当中构造一棵VFS 的目录树(在 Linux 的源代码里称之为namespace)，实际上便是在内存中建立相应的数据结构。
VFS:virtual filesystem 中间层
每个分区都是一个单独的文件系统
物理和逻辑之间的关系
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