Linux云计算集群架构师
第十三章Linux文件系统结构
本节所讲内容：
13.1硬盘结构
13.2文件系统结构
13.2硬链接和软链接
13.4实战：解决磁盘有空间但创建不了文件-修复服务器文件系统
13.1硬盘结构
文件系统结构，理解文件系统，要从文件储存说起。
硬盘结构：
互动：磁盘内部是真空的吗？是：1，不是：2
磁盘内部不是真空，只不过里面的空气很干净。如果是真空，还不利于散热,会造成内部气体膨胀影响磁头的稳定性。
还有一些硬盘里面不是普通空气，而是惰性气体：氦（hai害）气。它的好处是密度比空气小，可以减小磁盘转动阻力。但是充满氦气磁盘如果漏气会就损坏（常见于企业级）。
磁盘相关专业术语：
硬盘的内部是金属盘片，将圆形的盘片划分成若干个扇形区域，这就是扇区。若干个扇区就组成整个盘片。为什么要分扇区？是逻辑化数据的需要，能更好的管理硬盘空间。以盘片中心为圆心，把盘片分成若干个同心圆，那每一个划分圆的“线条”，就称为磁道。
硬盘内的盘片有两个面，都可以储存数据，而硬盘内的盘片往往不止一张，常见的有两张，那么，两张盘片中相同位置的磁道，就组成一个“柱面”，盘片中有多少个磁道，就有多少个柱面。盘片两面都能存数据，要读取它，必须有磁头，所以，每一个面，都有一个磁头，一张盘片就有两个磁头。
硬盘的存储容量=磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每道扇区字节数。
磁道从外向内自0开始顺序进行编号，各个磁道上的扇区数是在硬盘格式化时确定的。
文件储存在硬盘上，硬盘的最小存储单位叫做"扇区"（Sector）。每个扇区储存字节（相当于0.5KB）。
比较古老的CHS(Cylinder/Head/Sector：磁头(Heads)、柱面(Cylinder)、扇区(Sector)）结构体系.因为很久以前，在硬盘的容量还非常小的时候，人们采用与软盘类似的结构生产硬盘。也就是硬盘盘片的每一条磁道都具有相同的扇区数，由此产生了所谓的3D参数，即是磁头数（Heads）、柱面数（Cylinders）、扇区数（Sectors）以及相应的3D寻址方式。
互动：如上的磁盘结构有没有问题？？？
这种结构有问题：
以前老式的磁盘，每个磁道的扇区都一样，这样外磁道整个弧长要大于内部的扇区弧长，因而其磁记录密度就要比内部磁道的密度要小。最终，导致了外部磁道的空间浪费。
如查你磁盘设计工程师，你打算怎么解决？你选择下面哪种方法？
方法1：每个磁道的宽度不一样，从而让每个扇区面积尽量一样
方法2：不再一刀切，让磁道中的扇区数量可以不一样
现在硬盘都采用这种技术：ZBR（ZonedBitRecording）区位记录（Zonedzōnd）
Zoned-bitrecording（ZBR区位记录）是一种物理优化硬盘存储空间的方法，此方法通过将更多的扇区放到磁盘的外部磁道而获取更多存储空间。
ZBR磁盘扇区结构示意图
互动:从外面读数据快？还是从里面快？里：1外：2
使用ZBR区位记录法做的磁盘有以下特点：读外圈的数据快，读内圈的数据慢，所以测试硬盘经常看到读取速度越来越慢的曲线图就很正常了。
互动：windows安装系统的C盘或Linuxboot分区一般安装在磁盘最外面还是最里面？
windows：C盘安装最外，速度也是最快
Linux：boot分区和swap分区，装最外面
磁盘写数据时，先从外面往里。
操作系统读取硬盘的时候，不会一个个扇区的读取，这样效率太低，而是一次性连续读取多个扇区，一次性读取一个“块”（block）。这种由多个扇区组成的“块”，是文件存取的最小单位。“块”的大小，最常见的是1kb（连续2个“sector扇区”组成一个“block块”），（4kb块字节就是8个“sector扇区”组成），一个扇区是字节。
[root
xuegod63~]#stat/etc/passwd#查看Linux系统的“块block”大小文件："/etc/passwd"
大小： 块：8IO块：字节=4KB普通文件
Windows文件右击属性查看大小：说明我的windows的NTFS文件系统中默认的簇大小为4KB
Windows里的簇相当于linux中的block块，都是文件的最小存取单位，由多个扇区组成。
13.2文件系统结构
Linux文件系统由三部分组成：文件名，inode，block
Linux文件系统：ext3,ext4，xfs
windows文件系统：FAT32，NTFS
13.2.1文件名
[root
xuegod63~]#cp/etc/passwda.txt[root
xuegod63~]#lsa.txt#a.txt就是文件名13.2.2inode的内容
inode包含文件的元信息，具体来说有以下内容：
*文件的字节数
*文件拥有者的UserID
*文件的GroupID
*文件的读、写、执行权限
*文件的时间戳，共有三个：ctime指inode上一次变动的时间，mtime指文件内容上一次变动的时间，atime指文件上一次打开的时间。
*链接数，即有多少文件名指向这个inode
*文件数据block的位置
可以用stat命令，查看某个文件的inode信息：
[root
centos60~]#echoLANG#查看语言环境变量[root
centos60~]#LANG=en_US.UTF-8#语言环境变量改为英文[root
centos60~]#LANG=zh_CN.UTF-8#语言环境变量改为中文[root
xuegod63~]#stata.txtFile:‘a.txt’
Size: Blocks:8IOBlock:regularfile
Device:h/d Inode:Links:1
Access:(/-rw-r--r--)Uid:(0/root)Gid:(0/root)
Access最近访问时间:-05-:55:36.+
Modify最近更改时间:-05-:55:36.+
Change最近改动时间:-05-:55:36.+
Birth创建时间:-
[root
xuegod63~]#ll/etc/passwd #ll其实就是查看passwd的inode信息-rw-r--r--.1rootrootSep/etc/passwd #ll查看到时间是mtime时间（文件内容修改时间）
互动：
ctime是什么？是创建时间吗？不会：1
mtime：modifytime修改文件内容的时间
atime：accesstime访问文件内容的时间
ctime指inode上一次文件属性变动的时间，changetime。比如：chmod+xa.sh
mtime指文件内容上一次变动的时间，modifytime。
如：echoaaa.sh或vima.sh修改内容
atime指文件上一次查看文件的时间，accesstime。如：cata.sh
例2:测试mtime时间，黑客先修改时间，再植入木马程序，防止find/-mtime查看木马文件
[root
xuegod63~]#stata.txt #查看时间[root
xuegod63~]#date-s13:42#修改时间[root
xuegod63~]#vima.txt #写入aaaa[root
xuegod63~]#stata.txt #查看时间[root
xuegod63~]#chmod+xa.txt注意：这里的思路是先改时间，然后修改文件，最后恢复时间，这样你按时间查找文件，就找不到
[root
xuegod63~]#hwclock-s#以硬件时间为准，同步到系统时间[root
xuegod63~]#yum-yinstallntpdate[root
xuegod63~]#ntpdatentp1.aliyun.解决方案1：删除/data/cache目录中的部分文件，释放出/data分区的一部分inode。
解决方案2:在/data备份好一些文件，然后删除这些文件，释放一些inode，然后创建一个文件夹/data/cache2。在cache2下挂载一个新分区：sda4，下次写数据需要写到新分区cache2目录下。
inode分区完后，可以增加吗？不可以。inode总数是在格式化时定下来。有兴趣的可以自行扩展
13.4.2实战：修复服务器文件系统
实战场景：公司服务器突然断电后，再次启动后，报如下错误。
解决方法：
fsck（英文全拼：filesystemcheck）
命令用于检查与修复Linux档案系统，可以同时检查一个或多个Linux档案系统。
输入root密码
输入密码后，报错是哪个分区坏了，就修复哪个分区，修复的时候，可能会丢失数据，如果有重要数据的话，一定要和领导说一声。
fsck-f-y/dev/sda1#把引导分区文件系统修复一下#慎用，给领导说一声
fsck-f-y/dev/sda3#把根分区文件系统修复一下#慎用，给领导说一声
reboot重启
fsck参数：
-y对所有问题都回答"yes"
-f即使文件系统标记为clean也强制进行检查
总结：
13.1硬盘结构
13.2文件系统结构
13.2硬链接和软链接
13.4实战：解决磁盘有空间但创建不了文件-修复服务器文件系统