Linux 硬盘及文件系统操作

创建文件系统时，ext 系列文件系统默认保留 5% 的空间仅供 root 用户使用。目的是在极端情况下为 root 用户提供操作空间。

执行 sudo tune2fs -l <device-partition> 查看设备分区的信息。其中 Reserved block count 记录了为 root 用户保留的 block 的数量。

执行 sudo tune2fs -m 0 <device-partition> 可以释放分区所有的保留空间。

注: mdadm raid 设备 ( 比如 /dev/md0 ) 按分区处理。

debian 系统中，root 以外的用户没有把 /usr/sbin 加入环境变量，所以用 fdisk 命令时要自己补全路径。

查看磁盘信息 sudo /usr/sbin/fdisk -l ，确定要分区的硬盘设备后，执行 sudo /usr/sbin/fdisk /dev/<device> 后进入命令行。按需输入命令:

• m 查看帮助信息。
• p 显示现有分区信息。
• n 创建新分区。
• d 删除现有分区。
• t 修改分区类型。
• l 查看所有分区类型。
• w 保存并退出。

执行 cat /proc/partitions 查看目前分区情况。

fdisk 工具只能处理 2T 容量及以下的硬盘，如果用它处理 2T 以上的盘，硬盘将只有 2T 可用。

执行 sudo apt install parted 使用 parted 可以管理容量大于 2T 的磁盘。

执行 sudo parted /dev/<device> 进入命令交互模式，开始分区:

1. (parted) mklabel gpt 创建 GPT 分区表。
2. (parted) mkpart <primary | logical | extended> [ext4 | xfs |...] <[0% 100%] | [1K,M,G,T 5K,M,G,T]> 创建分区。
3. (parted) name <partition number> <name> 重命名分区。
4. (parted) print 查看硬盘分区。
5. (parted) quit 退出。

• debian:
  • sudo partprobe /dev/sdb 重读分区表。
  • sudo partprobe 强制重读所有设备。
• centos 6 / 7:
  • sudo kpartx -a /dev/sdb 或 sudo kpartx -af /dev/sdb 重读分区表。
  • sudo kpartx -a 或 sudo kpartx -af 强制重读所有设备。

注: 一次执行不成功可执行多次。

执行 sudo /usr/sbin/mkfs.ext4 /dev/<disk-partition> Linux 默认 ext4 文件系统。

格式化分区的命令还可以使用 /usr/sbin/mke2fs [OPTION] <device>:

• -t {ext2 | ext3 | ext4} 指明要创建的文件系统的类型。
  • mke2fs -t ext4 /dev/<device-partition> = mkfs -t ext4 /dev/<device-partition> = mkfs.ext4 /dev/<device-partition>
• -b {1024 | 2048 | 4096} 文件系统的块大小。
• -l <label> 指明卷标。卷标可以在 /usr/sbin/blkid <device> 命令的输出中查看。
• -j 创建有日志功能的文件系统 ( 就是创建 ext3 系统 )。
  • mke2fs -j /dev/<device-partition> = mkfs -t ext3 /dev/<device-partition> = mkfs.ext3 /dev/<device-partition>
• -i <number> 指明多大字节的数据块创建一个 inode。
• -N <number> 指明要给文件系统创建的 inode 的数量。
• -m <number> 指定预留空间，数字为百分比。默认 5%。
• -O <feature> 以指定的特性创建文件系统。

注: mkfs 和 mke2fs 不支持 xfs 文件系统。

ext 系列文件系统的卷标:

• 执行 sudo /usr/sbin/e2label /dev/<device-partition> 可以查看设备分区的卷标。
• 执行 sudo /usr/sbin/e2label /dev/<device-partition> <label-name> 可将设备分区的卷标设置为 <label-name> 指定的值。

xfs 文件系统的卷标:

• e2label 命令无法读取 xfs 文件系统，所以要用 sudo xfs_admin -l /dev/<device-partition> 查看卷标。
• 执行 sudo xfs_admin -L <label-name> /dev/<device-partition> 可以将指定的设备分区的卷标设置为 <label-name> 指定的值。

sudo /usr/sbin/tune2fs [OPTION] <device> 可以查看或调整文件系统的某些属性:

• -l 列出超级块中的内容:
  • Filesystem features 已经启用的特性。
  • Filesystem magic number 文件系统类型。
  • Default mount options 默认的挂载选项。
  • Filesystem state: clean 文件系统处于一致状态显示为 clean 而 dirty 表示不一致:
    • 意外断电关机一定会有文件不完整，此时文件系统处于 dirty 状态。
• 修改指定文件系统的属性:
  • -j 将 ext2 升级为 ext3。
  • -L <label> 修改卷标为 <label> 指定的值。
  • -m <number> 不格式化分区的情况下，调整预留给 root 用户的空间的百分比。
  • -O <feature> 开启或关闭某种特性。
  • -o <mount-option> 调整默认挂载属性。

注意: 块大小无法修改。

sudo /usr/sbin/dumpe2fs -h <device-partition> 显示 ext 系列文件系统的属性信息。

sudo /usr/sbin/blkid 查找文件系统:

• <device-or-device-partition> 查看设备或分区上的文件系统的信息。
• -L <label> 根据 <label> 定位设备。
• -U <uuid> 根据 <uuid> 定位设备。

因进程意外终止或系统崩溃等原因导致文件写入操作非正常中止，可能造成文件损坏。此时应检测并修复文件系统，建议离线进行。

xfs 文件系统:

• 检测文件系统: sudo xfs_ncheck /dev/<device-partition>
• 修复文件系统: sudo xfs_repair -v /dev/<device-partition>
• 碎片整理:
  • 检查碎片程度: sudo xfs_db -c frag -r /dev/<device-partition>
  • 进行碎片整理: sudo xfs_fsr /dev/<device-partition>

ext 系列文件系统的专用工具 e2fsck 可被用于检查 exit2/exit3/exit4 文件系统，命令格式 e2fsck [option] <device>:

• -y 所有疑问均回答 yes 。
• -f 即使文件系统处于 clean 状态也强制进行检测。

sudo /usr/sbin/fsck 通用的文件系统检测工具:

• -t <file-system-type> 指明文件系统的类型:
  • fsck -t ext4 = fsck.ext4
• -a 无需交互，自动修复所有错误。修复时会自动删除未写完的文件，不推荐用。
• -r 交互式修复。

文件系统挂载到根目录上的某个文件夹之后，才能通过该目录 ( 挂载点 ) 访问文件系统 ( 即访问磁盘的某个分区 )。

挂载点，是文件系统的访问入口 ( 简单理解，是个文件夹 ):

• 事先存在。
• 不要使用被其他进程使用的目录。
• 挂载点下原有的文件将被隐藏。

mount [option] [-t vfstype] [-o options] <device> <dir> 命令中:

• 命令选项:
  • -r 意为 read only 只读挂载 ( 比如光驱 )，
  • -w 意为 read & write 读写挂载，是默认选项。
  • -n 禁止设备的挂载或卸载的操作同步更新至 /etc/mtab 。默认会同步。
• -t 选项:
  • -t 指明要挂载的设备上的文件系统的类型，多数情况下可省略，此时 mount 命令会通过 blkid 命令来识别要挂载的设备的文件系统的类型。
  • -L <label> 挂载时用卷标指明要挂载的设备。
  • -U <uuid> 挂载时用 uuid 指明要挂载的设备。
• -o 挂载选项:
  • sync / async 采用 同步 / 异步 写入。
  • atime / noatime:
    • atime 当文件被访问时，马上更新文件的时间戳。
    • noatime 不更新文件时间戳。
  • diratime / nodiratime:
    • diratime 当目录被访问时，马上更新目录的时间戳。
    • nodiratime 不更新目录时间戳。
  • remount 重新挂载文件系统。
  • acl 支持使用 facl ( 文件访问控制 ) 功能。
  • ro 只读挂载。
  • rw 读写挂载。
  • dev / nodev 此设备上 允许 / 不允许 创建设备文件 ( /dev/ 下的文件为设备文件 )。
  • exec / noexec 是否允许运行此设备上的程序文件。
  • auto / noauto 是否允许自动挂载。
  • user / nouser 是否允许普通用户挂载此文件系统。
  • suid / nosuid 是否允许程序文件上的 suid 和 sgid 特殊权限生效。
  • relatime / norelatime 是否参考文件的修改时间来更新 inode 的访问时间。
  • defaults 使用默认选项: rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async, relatime 。

注: 可以将目录绑定至另一个目录上，作为临时访问入口 mount --bind <target-dir> <entrance-dir> 。

查看当前系统所有已经挂载的设备:

• 查看挂载表: cat /etc/mtab
• 格式化解析挂载表: mount
• 查看保存在内核中的挂载信息: cat /proc/mounts

挂载光盘 / U 盘:

• mount -r /dev/cdrom <mount_point>
• 光盘设备文件 /dev/cdrom 和 /dev/dvd:
  • /dev/cdrom 是一个链接，指向真正的光盘文件。
  • 具体哪个才是要找的设备则需要参考存储容量来反推。

挂载本地的回环设备 ( 直接挂载 ISO 文件 ): mount -o loop <path-to-iso-file> <path-to-mount-point> 。

命令 sudo umount {<device> | <dir>} 可以卸载设备。

注: 正在被进程访问的挂载点无法被取消挂载。

取消挂载失败:

1. 找到哪个进程正在使用挂载点:
   • 显示哪个进程正在使用挂载点里的数据: lsof <path-to-mount-point>
   • 显示哪个用户的什么进程正在使用挂载点的数据: fuser -v <path-to-mount-point>
2. 干掉所有使用挂载点的进程: fuser -km <path-to-mount-point>

/etc/fstab 文件中，每行 6 个字段定义了一个要开机挂载的文件系统及其相关属性:

1. 要挂载的文件设备:
   1. 设备文件
   2. LABEL
   3. UUID
   4. 伪文件系统
2. 挂载点:
   1. 文件夹路径。
   2. swap 分区的挂载点为 swap 。
3. 文件系统类型。
4. 挂载选项:
   1. defaults 表示使用默认挂载选项。
   2. 如果要指明多个挂载选项，每个选项之间用逗号隔开。比如 defaults, acl, noatime, noexec 。
5. 转储 ( 备份 ) 频率:
   1. 0 表示从不删除。
   2. 1 每天备份一次。
   3. 2 每隔一天备份一次。
6. 自检次序:
   1. 0 不自检。
   2. 1 第一个自检 ( 通常根文件系统才用 1 )。
   3. 2 次级自检 ( 多个文件系统可以有相同的自检次序 )。
   4. 0-9 自检等级有 0 - 9 多个等级。

/etc/fstab 文件中的自动挂载配置实例:

• 通过指定设备: /dev/sdb1 /mnt/400GIntelS3710 xfs defaults 0 0
• 通过指定设备 uuid: UUID=cb111...c89c /mnt ext4 defaults,acl 0 0
• 通过指定设备 label: LABEL=MYDATA /mnt ext4 defaults 0 0

更改完成后，执行 mount -a 即可挂载 /etc/fstab 文件里指明的所有设备。