Linux学习7：文件系统操作与磁盘管理

阳光穿透心脏的1/2处 2022-06-04 08:28 481阅读 0赞

### 1、查看磁盘和目录的容量 ###

#### 1）使用df命令查看磁盘的容量： ####

一般使用情况下，我们更多只是关心第一行的内容也就是环境中的rootfs或者物理主机上的/dev/sda2。

**rootfs:**  
（Root File System）它是 Ramfs（Ramfs 是一个非常简单的 Linux 文件系统用于实现磁盘缓存机制作为动态可调整大小的基于 ram 的文件系统）或者 tmpfs 的一个特殊实例，它作为系统启动时内核载入内存之后，在挂载真正的磁盘之前的一个临时文件系统。通常的主机会在系统启动后用磁盘上的文件系统替换，只是在一些嵌入式系统中会只存在一个 rootfs ，或者运行在虚拟环境中共享主机资源的系统也可能会采用这种方式。

**物理主机上的 /dev/sda2 是对应着主机硬盘的分区，后面的数字表示分区号**，数字前面的字母 a 表示第几块硬盘（也可能是可移动磁盘），如果主机上有多块硬盘则可能还会出现 /dev/sdb，/dev/sdc 这些磁盘设备都会在 /dev 目录下以文件的存在形式。

还会看到”1k-blocks”，**它表示以磁盘块大小的方式显示容量**，后面为相应的以块大小表示的已用和可用容量，以一种你应该看得懂的方式展示：

**df -h**

挂载点—>目录树结构

#### 2）使用du命令查看目录的容量 ####

默认同样以blocks的大小展示  
du

加上-h参数，以更易读的方式展示  
du -h

**-d :参数指定查看目录的深度**

只查看1级目录的信息 ：du -h -d 0 ~  
查看2级 ：du -h -d 1 ~

**常用参数：**  
du -h :同–human-readable ，以K,M,G为单位，提高信息的可读性  
du -a :同-all 显示目录中所有文件的大小  
du -s :同-summarize 仅显示总计，只列出最后总值。

————————————————————————————  
**du（estimate file space usage）命令： 查看目录的容量**

与**df（report file system disk space usage）：查看磁盘的容量**

只一字只差，不要弄混淆了,可以从man手册中获取命令的完整描述，记全称就不会搞混了。

### 2、简单的磁盘管理 ###

**下面涉及的命令具有一定的危险性，操作不当可能会丢失你的个人数据，初学者建议在虚拟环境中进行操作**。

学习如何挂载卸载磁盘，如何格式化磁盘，如何分区，首先我们会先创建一个虚拟磁盘来进行后续的练习操作。

##### 1）创建虚拟磁盘 #####

**dd 命令：**

**dd命令用于转换和复制文件**，不过它的复制不同于cp。

关于 Linux 的很重要的一点，**一切即文件**，在 Linux 上，硬件的设备驱动（如硬盘）和特殊设备文件（如/dev/zero和/dev/random）都像普通文件一样，**只要在各自的驱动程序中实现了对应的功能，dd 也可以读取文件或写入到这些文件。**

这样，**dd也可以用在备份硬件的引导扇区、获取一定数量的随机数据或者空数据等任务中**。**dd程序也可以在复制时处理数据**，例如转换字节序、或在 ASCII 与 EBCDIC 编码间互换。

dd的命令行语句与其他的 Linux 程序不同，**它的命令行选项格式为选项=值**，而不是更标准的–选项 值或-选项=值。**dd默认从标准输入中读取，并写入到标**准输出中，但可以用选项if（input file，输入文件）和of（output file，输出文件）改变。

用dd命令从标准输入读入用户输入到标准输出或者一个文件：

**输出到文件 ：**

dd of=test bs=10 count=1

或者 dd if=/dev/stdin of=test bs=10 count=1

**输出到标准输出：**

**dd if=/dev/stdin of=/dev/stdout bs=10 count=1**

**在输入完这个命令后，继续打字作为输入。**

上述命令从标准输入设备读入用户输入（缺省值，所以可省略）然后输出到 test 文件，**bs（block size）用于指定块大小（缺省单位为 Byte，也可为其指定如’K’，’M’，’G’等单位），count用于指定块数量。**

指定只读取总共 10 个字节的数据，当输入了“hello shiyanlou”之后加上空格回车总共 16 个字节（一个英文字符占一个字节）内容，显然超过了设定大小。

使用du和cat命令看到的写入完成文件实际内容确实只有 10 个字节（**黑底百分号表示这里没有换行符**）,而其他的多余输入将被截取并保留在标准输入。

**du -b test**  
**cat test**

dd在拷贝的同时还可以**实现数据转换**，将输出的英文字符转换为**大写再写入文件**：

**dd if=/dev/stdin of=test bs=10 count=1 conv=ucase**

#### 使用dd 命令创建虚拟镜像文件 ： ####

从 /dev/zero 设备创建一个容量为 256M的空文件 ：

**dd id=/dev/zero of=virtual.img bs=1M count=256**

du -h virtual.img

输出 ： 256M virtual.img

**然后将文件格式化（写入文件系统）**。

#### 使用 mkfs 命令格式化磁盘 ： ####

使用刚才创建的虚拟磁盘镜像，输入 **sudo mkfs** ，然后按下tab键，可以看到许多以mkfs 为前缀的命令，后缀不同表示的是不同的文件系统，可以使用mkfs格式化成的文件系统。

**将虚拟磁盘镜像格式化为 ext4 文件系统：**

sudo mkfs.ext4 virtual.img

可以看到实际 mkfs.ext4 是使用 mke2fs 来完成格式化工作的。

如果你想知道 Linux 支持哪些文件系统你可以输入

ls -l /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs 查看。

#### 使用 mount 命令挂载磁盘到目录树 ####

**用户在 Linux/UNIX 的机器上打开一个文件以前，包含该文件的文件系统必须先进行挂载的动作**，此时用户要对该文件系统执行 mount 的指令以进行挂载。该指令通常是使用在 USB 或其他可移除存储设备上，**而根目录则需要始终保持挂载的状态**。

又因为 Linux/UNIX 文件系统可以对应一个文件而不一定要是硬件设备，所以可以挂载一个包含文件系统的文件到目录树。

**Linux/UNIX 命令行的 mount 指令是告诉操作系统，对应的文件系统已经准备好，可以使用了**，而该文件系统会对应到一个特定的点（称为挂载点）。挂载好的文件、目录、设备以及特殊文件即可提供用户使用。

**查看主机已经挂载的文件系统 ：sudo mount**

输出的结果中每一行表示一个设备或虚拟设备,每一行最前面是设备名，然后是 on 后面是挂载点，type 后面表示文件系统类型，再后面是挂载选项（比如可以在挂载时设定以只读方式挂载等）。

**如何挂载真正的磁盘到目录树，格式 ：**

**mount \[options\] \[source\] \[directory\]**

**常用 ：**  
mount \[-o\[操作选项\]\] \[-t 文件系统类型\] \[-w |– rw | –ro \] \[文件系统源\] \[挂载点\]

**接着挂载创建的虚拟磁盘镜像到 /mnt 目录：**

mount -o loop -t ext4 virtual.img /mnt

也可以省略挂载类型，mount 可以自动识别

**以只读方式挂载 ：**

mount -o loop –ro virtual.img /mnt

或者Mount -o loop, ro virtual.img /mnt

#### 使用 umount 命令卸载已挂载磁盘 ： ####

命令格式 sudo umount 已挂载设备名或挂载点 ：

**sudo umount /mnt**

**/dev/loop :**

在类 UNIX 系统中，/dev/loop（或称vnd （vnode disk）、lofi（循环文件接口））是一种伪设备，这种设备使得文件可以如同块设备一般被访问。

**在使用之前，循环设备必须与现存文件系统上的文件相关联**。这种关联将提供给用户一个应用程序接口，接口将允许文件视为块特殊文件（参见设备文件系统）使用。因此，**如果文件中包含一个完整的文件系统，那么这个文件就能如同磁盘设备一般被挂载。**

这种设备文件经常**被用于光盘或是磁盘镜像**。通过循环挂载来挂载包含文件系统的文件，便使处在这个文件系统中的文件得以被访问。这些文件将出现在挂载点目录。如果挂载目录中本身有文件，这些文件在挂载后将被禁止使用。

#### 使用 fdisk 为磁盘分区 ： ####

以物理主机为例说明如何为磁盘分区 ：

**查看硬盘分区表信息 ：**

**sudo fdisk -l**

输出结果中开头显示了主机上的磁盘的一些信息，包括**容量扇区数，扇区大小，I/O 大小等信息。**

重点看一下中间的分区信息，/dev/sda1，/dev/sda2 为主分区分别安装了 Windows 和 Linux 操作系统，/dev/sda3 为交换分区（可以理解为虚拟内存），/dev/sda4 为扩展分区其中包含 /dev/sda5，/dev/sda6，/dev/sda7，/dev/sda8 四个逻辑分区，因为主机上有几个分区之间有空隙，没有对齐边界扇区,所以分区之间的不是完全连续的。

**进入磁盘分区模式 :**

sudo fdisk virtual.img

在操作前规划好分区，例如使用128M （可用127M左右）的虚拟磁盘镜像创建一个 30M的主分区，剩余部分为扩展分区包含2个大约45M的逻辑分区 。

操作完成后输入P查看结果 。

最后输入W 写入分区表 。

#### 使用 losetup 命令建立镜像与回环设备的关联 ： ####

sudo losetup /dev/loop0 virtual.img  
如果提示设备忙你也可以使用其他的回环设备 。  
ls /dev/loop 参看所有的回环设备

解除设备关联 ：  
**sudo losetup -d /dev/loop0**

**然后使用 mkfs 格式化各分区**，前面是格式化整个虚拟磁盘镜像文件或磁盘， 不过格式化之前 ，还要为各分区建立虚拟设备的映射，使用 kpartx 工具 ，要先安装 ：

sudo apt-get install kpartx  
sudo kpartx -av /dev/loop0

取消映射 ：  
sudo kpartx -dv /dev/loop0

**格式化为 ext4 ：**  
sudo mkfs.ext4 -q /dev/mapper/loop0p1