文件系统概述

文件系统是操作系统中的负责控制硬盘的一个软件。

文件系统组成

文件系统的运行主要与三部分有关：inode区、block区、和superblock

• superblock：记录此 filesystem 的整体信息，包括inode/block的总量、使用量、剩余量， 以及文件系统的格式与相关信息等；
• inode区：以数组的形式存放inode,inode是一种数据结构，记录文件的属性，一个文件占用一个inode，指向存放文件数据的block
• block区：实际记录文件的内容，若文件太大时，会占用多个 block

在实际的操作系统中，单一的文件系统区块并不容易管理，所以一个文件系统包含了很多个区块，每个区块包含单独的inode和block以及对照表，形成一个block group。

文件和目录的数据都是存放在block块中的，文件的block块存放的是文件数据，目录的block块存放的是文件名/目录名 和文件名/目录名所在的inode编号。

查看文件系统相关信息

• 元数据：stat

inode中存放的是文件或目录的属性，即权限，属主，属组，大小，类型等信息，这些信息也称为元数据。

使用 stat [文件/目录] 命令可以查看文件或目录的元数据，其中除了基本属性之外，还包括三种时间属性

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ctime: 无论是修改文件的元数据还是修改文件内容，都会更新。

mtime: 只有修改文件内容时，才会更新mtime，与ctime对比可以推断出上一次修改的是元数据还是文件内容。

atime: 访问时会更新，比如cat,包括vim。

• 查看文件系统信息：df

使用 df -Th 命令可以查看文件系统信息，包含文件系统类型，block块总容量、已用容量、可用容量、挂载目录等。(disk-free)

使用 df -i 命令可以查看inode块的总量和剩余用量。

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while true; do df -i; sleep 0.5; clear; done;			# 动态查看inode块使用变化

磁盘满了有两种情况，一种是inode号用完了，另一种是磁盘空间用完了，可以通过这两个命令查看。

• 查看磁盘及文件系统相关信息：lsblk

使用 lsblk -a 命令可以查看磁盘中目录信息，使用 lsblk -f m命令可以查看磁盘中文件系统相关信息。(list-block)

• 查看文件系统详细信息：dumpe2fs

  使用 dumpe2fs -h [路径] 命令可以查看文件系统的详细信息，包括超级块的信息，包括文件系统名称、已使用以及未使用的 inode 和 block 的数量、每个 block 和 inode 的大小，文件系统的挂载时间等。-h选项表示只显示超级块的信息。[路径]需要是文件系统的挂载点。

  

• 查看xfs文件系统信息：xfs_info

  使用 xfs_info [路径] 可以查看xfs文件系统的详细信息，[路径]需要是文件系统的挂载点。

• 查看设备的UUID：blkid

  UUID 是全域单一识别码 （universally unique identifier）,使用 blkid可以显示设备的 UUID和文件系统类型

  

• 查看磁盘分区类型及分区信息：parted

  使用parted [设备名] print 可以查看磁盘的分区表类型以及分区信息。

  

读取文件的流程

文件系统读取一个文件数据的流程：

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先通过挂载点的信息找到根目录的inode编号，然后访问inode, 链接到根目录的block块,访问block得知下一层目录的inode编号，访问inode，链接到再下一层目录的block块,在此block块中找到再下一层目录的inode编号，然后访问inode，再链接到下一层目录的block块…… 直到链接到的block是文件的block块。

软硬链接

• 软链接

  1	ln -s [源路径] [目标路径]

  软链接又称为符号链接，相当于Windows系统的快捷方式，有自己的文件属性及权限等。软链接包含原文件的路径信息，指向原文件。

  创建软链接不会增加原文件的链接数。

  删除原文件，则软链接变成了一个死链接。

• 硬链接

  1	ln [源路径] [目标路径]

​ 硬链接相当于给原文件起了一个别名，与原文件具有相同的inode号及data block。

​ 不能对目录创建硬链接，只能对文件创建。

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给虚拟机添加硬盘

针对磁盘满了的两种情况，如果是inode号用完，需要清理文件。如果磁盘空间用完了，则需要扩容。

以下是给服务器扩容并且创建文件系统的方法。

给虚拟机添加一块硬盘，使用lsblk命令可以查看到新添加磁盘的设备名,可以看到并没有挂载任何目录

给新分区创建一个文件系统,使用mkfs.文件系统类型 设备名命令可以创建一个新文件系统，. 之后接文件系统的类型，比如xfs，ext4等。可设置其他文件系统参数，参照 mkfs的命令手册。

使用mount 分区名 目录命令挂载到一个目录上。使用umount 分区名可以解除一个分区的挂载。

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这种情况是给虚拟机添加了一个整体分区，分区表为loop类型，但是实际上很少使用。更加常用的磁盘分区将在后面章节介绍

文件查找: find

具体用法：

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find [路径] [-options] '表达式'

• 按照文件名：-name

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  find /etc -name "ifcfg-ens33" # 在 /etc 目录下寻找文件名为 ifcfg-ens33 的文件 find /etc -iname "ifcfg-ens33" # -iname 表示忽略大小写 find /etc -iname "ifcfg-*" # * 代表通配符

• 按照文件大小-size：

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  find /etc -size +3M # 在/etc目录下寻找文件大小大于3M的文件 find /etc -size 3M # 在/etc目录下寻找文件大小刚好等于3M的文件 find /etc -size -3M # 在/etc目录下寻找文件大小小于3M的文件 find /etc -size 4b # 在/etc目录下寻找文件大小占据4个block块的文件 find /etc -size 4b -ls # 后面加上-ls，表示找到文件之后列出详细文件信息

• 指定查找的目录深度：-maxdepth

  1	find / -maxdepth 3 -name "ifcfg-ens33" # 在根目录下寻找文件名为 ifcfg-ens33 的文件，最多寻找三层

• 按照时间查找：-mtime，-ctime，-atime

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  find /etc -mtime +3 # 修改时间超过三天 find /etc -mtime -3 # 修改时间小于3天 find /etc -mtime 3 # 修改时间等于三天

• 按文件的属主、属组找：-user，-group

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  find /etc -user dengpangpang # 属主是dengpangpang的文件 find /etc -group root # 属组是root的文件 find /etc -nouser # 用户还存在，在user/passwd文件中删除了记录 find /etc -nouser # 群组还存在，在/etc/group中删除了记录 find /etc -nouser -o -nogroup -ok rm -rf {} \; # 找到文件并删除，-ok表示显示确认提示，可替换为-exec不显示提示

• 按文件类型找：-type

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  find /etc -type f # 普通文件 find /etc -type d # 目录文件 find /etc -type l # 链接文件 find /etc -type b # 块设备 find /etc -type c # 字符设备 find /etc -type s # 套接字 find /etc -type p # 管道文件

• 多条件的”和”与”或”：-a和-o

  1	并列的多个条件时，-a表示逻辑与，-o表示逻辑或，没有这两个选项，默认是-a

• find命令结合xargs

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  find /etc -nouser -o -nogroup | xargs rm -rf # 利用管道符找到文件并删除, rm-rf 原生并不支持管道符，需要加 xargs find /etc -name "ifcfg-ens33" | xargs -I {} cp -rv {} /test # 找到文件并复制到另一文件夹 find /etc -name "ifcfg-ens33" | xargs -I {} mv {} /test # 找到文件并移动到另一文件夹 find /etc -nouser -o -nogroup | xargs -I {} chown root.root {} # 找到文件并改变文件所有者和所属群组

文件的上传下载

下载

• 下载文件到本地：wget

  1	wget -O [路径] URL

• 测试能否下载：curl

  1	curl -o [路径] URL

• 把Linux设备上的文件传输到Windows设备：sz

  1	sz [路径] # 需要事先安装lszrz包，receive zmodem，zmodem是一种传输协议

上传

• 把Windows设备上的文件传输到Linux设备上：rz

  1	rz [路径] # send zmodem

输出与重定向

输出

• 覆盖输出：内容 > 文件

  1 2	把产生的内容覆盖到文件中 比如：ifconfig > /a.txt

• 追加输出：内容 >> 文件

  1 2	把产生的内容追加到文件中 比如：ifconfig >> /a.txt

• 区分内容是否正确：0:标准输出；1: 标准正确输出；2：标准错误输出

  1 2	1和2可以把正确和错误的内容分别输出到不同的文件中 比如：ifconfig ensxx 1>a.txt 2>b.txt # 正确的内容输出到a.txt中，错误的结果输出到b.txt中。注意：数字和>之间不能有空格

• 不区分内容是否正确：&

  1	ifconfig ensxx &> a.txt # 不区分内容是否正确，全都输出到a.txt中

• 输出到文件中并且打印到屏幕上：tee

  1	ifconfig | tee a.txt

输入

• 从文件输入：<

  1	cat > a.txt < /etc/hostname # 把文件的内容输入到a.txt中

• 从键盘输入：<<

  1	cat > a.txt << EOF # 把键盘的内容输入到a.txt中

字符串操作

• 排序 ：sort

  1	sort [文件] # 按照文本文件的每行首字母的ASCII顺序升序排序

  1	sort -t ":" -k2 [文件] # -t ":" 表示将文本文件的每行内容按照 : 分段，-k2 代表按照第二段的首字母排序

  1	sort -t ":" -k2 -n [文件] # -n 表示将每行的第二段看作一个整数，按照整数的自然数大小排序升序排序

  1	sort -t ":" -k2 -n -r [文件] # -n 表示将每行的第二段看作一个整数，-r 表示按照整数的自然数大小排序降序排序

• 去重：uniq

  1	uniq [文件] # 将文本文件中重复的行删除，即去重

  1	uniq -c [文件] # -c 表示在每行的行首，将每行重复的次数显示出来

  1	uniq -d [文件] # -d 表示只显示重复的行

  1	uniq -u [文件] # -u 表示只显示不重复的行

  1 2	uniq通常与sort联用，排序后去重 比如：sort [文件] | uniq

• 分割文件：cut

  1 2	cut -d ":" -f1 [文件] # -d ":" 表示以 : 为分隔符，-f1 表示显示第一段 head -10 [文件] | cut -d ":" -f1-3 # cut支持管道符，-f1-3表示显示前三段，-f1,3表示显示第一段和第三段

• 替换：tr

  1	tr [文件] "xxx" "yyy" # 把文件中的 xxx 替换为 yyy

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  tr 支持管道符 比如： echo "123" | tr "123" "456" # 需要注意的是，tr 并不是整体替换，而是将对应字符分别替换 比如： head -5 /etc/passwd | tr -d "root" # -d 表示直接删除

• 统计：wc

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  wc -c [文件] # 统计文件的字符数 wc -l [文件] # 统计文件的行数 wc -w [文件] # 统计文件的单词数，默认以空格为分隔符

  1 2	wc 支持管道符 比如：ps aux | wc -l # 统计系统中运行的进程数

打包压缩

方式一

• 打包：tar c

  1	tar cvf [文件名] 文件1 文件2 文件3 # cvf都是选项，c表示新建一个打包文件，v表示显示打包细节，f表示给打包文件命名

• 解包：tar x

  1	tar xvf [包名] -C [目录] # 可以解包，也可以解压，默认解压到当前目录，-C 表示解压到指定目录

  了解：tar x的解包分为解压和拆包两个动作，解压的过程会调用gunzip和bunzip2两种解压工具，前者针对gzip压缩包，后者针对bzip2压缩包。

• 压缩：gzip和bzip2

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  gizp [文件] # 生成一个压缩文件，后缀名为gz 打包和压缩可以合并为一个命令： tar cvzf [文件名] 文件1 文件2 文件3 # gzip 变为 tar 命令的一个选项 z，与其他选项合并为cvzf

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  bzip2 [文件] # 与 gzip 的用法相同，生成一个后缀名为bz2的压缩文件 与tar合并为一个命令： tar cvjf [文件名] 文件1 文件2 文件3 # bzip2 变为 tar 命令的一个选项 j，与其他选项合并为cvzf

  补充：以当前时间命名压缩包文件名，完成文件打包：

  1	tar cvzf `date "+%Y_%m_%d_%H_%M_%S"`_etc_bak.tar.gz /etc/ # ` ` 表示取其内部的命令结果

方式二

• 压缩：zip

  1 2	zip [文件名] 文件1 文件2 文件3 # 一般指定 .zip 结尾 zip -r [文件名] [目录] # -r 表示递归，打包压缩目录中所有内容

• 解压：unzip

  1	unzip [包名] -d [路径] # -d 表示指定解压后的路径