Linux管理員手冊(3)

Linux管理員手冊(3)--磁盤和其他存貯介質的使用安裝和升級系統時，需要對硬盤做很多工作。必須在硬盤上做文件系統，使文件能存在其上，並為系統不同的部分保留空間。本章說明所有這些初始化工作。通常，一旦你建立了系統，就不必再做這些工作(除了使用軟盤)
Linux管理員手冊(3)--磁盤和其他存貯介質的使用安裝和升級系統時，需要對硬盤做很多工作。必須在硬盤上做文件系統，使文件能存在其上，並為系統不同的部分保留空間。本章說明所有這些初始化工作。通常，一旦你建立了系統，就不必再做這些工作(除了使用軟盤)。如果你要增加一個新硬盤或更好地調整你的硬盤的使用，那麼可能回到這一章。管理磁盤的基本任務有：格式化磁盤。這為磁盤進入使用做一些工作，比如檢查壞扇區。(現在多數硬盤無須格式化。)給硬盤分區，如果想用於互相不干擾的幾件事。分區的一個原因是要在一個硬盤上存不同的操作系統。另一個原因是將用戶文件和系統文件分開，以簡化備份並在系統崩潰時有助於保護系統文件。在每個磁盤或分區上建立合適類型的文件系統，然後文件就可以在其上產生和存取。在你建立文件系統前，磁盤對Linux沒有意義。將不同的文件系統安裝起來形成一個單獨的樹結構，按需要可以自動或手工完成。 (手工安裝的文件系統通常還要手工unmount)5章包括虛擬內存和磁盤cache的信息，使用磁盤應該知道這些。本章說明對硬盤、軟盤、CDROM和磁帶機應該知道什麼。2種設備UNIX及Linux，識別2類設備：隨機存取的塊設備(如磁盤)和字符設備(如磁帶和串行線)，有些是串行的，有些是隨機存取的。文件系統支持的每種看來是個設備文件。當讀寫設備文件時，數據與設備聯系。這樣沒有必要為存取設備編制特別的程序(程序不直接獲取中斷或讀取串口)，例如，發送文件到打印機，只需：$ cat filename > /dev/lp1
$文件內容就被打印了(當然，文件必須是打印機能理解的格式)。當然，因為不應該讓多人同時cat文件到同一打印機，一般用特定的程序發送文件去打印(通常是lpr )。這個程序能確保同時只有一個文件被打印，並自動在完成後發送下一個。多數設備有類似需要。實際上，根本很少需要關心設備文件。因為設備被視為文件系統中的文件(在/dev 目錄中)，很容易看到存在哪些設備文件，使用ls 或其他的適當的命令即可。在ls -l 的輸出中，第一列包含文件類型和權限。例如，查看我系統上的一個串行設備：$ ls -l /dev/cua0
crw-rw-rw- 1 root uucp 5, 64 Nov 30 1993 /dev/cua0
$第一列第一個字符，即crw-rw-rw-中的c告訴用戶文件的種類，這是一個字符設備。一般文件的第一個字符是"-"，目錄是"d"，塊設備是"b"；更多的信息見ls man頁。注意即使設備沒有安裝，一般所有設備文件都存在。因此有/dev/sda 文件並不意味著你真的有個SCSI硬盤。有所有的設備文件使安裝程序更簡單，也易於增加新硬件(無須再為產生新設備的設備文件找出正確的參數)。
硬盤本節介紹有關硬盤的術語。如果你已經知道這些項目和內容，可以跳過本節。硬盤包括一到數片盤片platters， 其一個或兩個面surfaces塗有磁性材料用於記錄數據。每面有一個讀寫頭read-write head用於讀寫數據。盤片有一個共同的軸，典型的旋轉速度是每分鐘3600轉，高性能的硬盤轉速可能更高。磁頭可沿著盤片的半徑移動，磁頭移動加上盤片旋轉可以使詞頭存取磁盤表面的任何一個位置。處理器(CPU)和實際磁盤通過磁盤控制器disk controller通訊。這使計算機其他部分不必知道如何使用驅動器，因為不同磁盤的控制器可以做成對計算機其他部分相同的接口。這樣，計算機只要說"嗨，磁盤，給我我要的東西"，而不是用一串長而復雜的電信號來移動磁頭到正確的位置，並等正確的位置到了磁頭下後再做那些不愉快的工作。 (實際上，到控制器的接口仍然很復雜，但比沒有好多了。) 控制器還可以做一些其他的事，比如緩沖，或自動壞扇區替換等。用電信號控制操作機械部件，以上只是理解硬件所需的。還有其他好多工作，比如馬達旋轉磁盤、移動磁頭，但這都與理解硬盤工作原理無關。磁盤表面通常被分為同心圓環，叫磁道tracks，磁道又被分為扇區sectors。用這樣分來將磁盤定位，用於為文件定位磁盤空間。要在硬盤上找到給定的位置，可能?quot;3面5道7扇區"。通常所有磁道有相同的扇區數，但也有硬盤在外圈磁道放較多的扇區(所有扇區用同樣大小的物理空間，這樣在較長的外圈磁道可以容納更多的數據)。一般一個扇區容納512字節數據。磁盤不能處理比一個扇區更小的數據量。每個面以相同的方式分為磁道和扇區。這意味著當一個磁頭在某個磁道時，其他磁頭也在相應的位置，所有相同位置的磁道組成柱面cylinder。磁頭從一個磁道(柱面)移動到另一個需要花時間，所以將經常要在一起存取的數據(如一個文件)放在一個柱面裡。這改善了性能。當然不可能完全作到，文件被放在幾個相分離的位置叫碎片fragmented。磁盤的面(或頭，實際是一樣的)、柱面、扇區數各不相同，硬盤這些數目叫硬盤參數geometry。硬盤參數通常存在一個特定的、由電池供電的存儲區中，叫CMOS RAM，操作系統在引導啟動或驅動器初始化時可以從那裡得到硬盤參數。不幸的是，BIOS 有一個設計限制，就是不能在CMOS RAM中定義大於1024的磁道數，這對大硬盤來說就太小了。為了克服這個問題，硬盤控制器在磁盤參數上做了一個欺騙，用地址轉換translates the addresses使計算機接受。例如，一個硬盤可能有8個磁頭，2048個磁道，每磁道35個扇區。其控制器可以對計算機謊稱它有16個磁頭，1024個磁道，每磁道35個扇區，這樣就沒有超過磁道數的限制，地址轉換將磁頭數減半，磁道數加倍後傳給硬盤。實際的算法可能更復雜，因為數量可能不象我們在這裡假設的這麼好(但這不影響我們理解原理)。這個轉換在操作系統來看產生了錯覺，並可能影響操作系統對把所有數據存在相同柱面的企圖受到影響。轉換只是IDE硬盤的問題。SCSI硬盤使用連續的扇區號(即控制器將連續的扇區好轉換成磁頭、柱面、扇區的三參數組),對CPU與控制器的通信使用完全不同的方法，因此不會有這個問題。注意，計算機可能根本不知道一個SCSI硬盤的實際參數。由於Linux經常不知道一個硬盤的真正參數，其文件系統也不試圖將文件存在一個柱面裡。而是爭取給一個文件分配連續編號的山區，這樣能得到類似的性能。對於控制器上有cashe或控制器能自動預取的硬盤，情況將更復雜。每個硬盤表現為一個單獨的設備文件。通常只能有2-4個IDE硬盤。這就是 /dev/hda , /dev/hdb , /dev/hdc , 和 /dev/hdd 。 SCSI是 /dev/sda , /dev/sdb , 等等。其他硬盤類型有類似的命名約定，更多的信息見[Anv]。注意硬盤的設備文件給出整個硬盤的存取，而不是分區(下面討論的)，因此如果不小心可能搞亂分區或數據。硬盤的設備文件只在存取主引導扇(也將在下面討論)時使用。軟盤軟盤的一面或兩面塗有和硬盤類似的磁性介質。軟盤自己沒有讀寫頭，讀寫頭在驅動器上。軟盤相當於硬盤的一張盤片，但可移動，一個驅動器可以存取不同的軟盤，而硬盤則是一個獨立的單元。如同硬盤，一張軟盤也分為磁道和扇區(軟盤2面上的相同的磁道組成柱面)，但數量要比硬盤少得多。軟驅通常可以使用幾中不同的盤片，例如，一個3.5'軟驅可以使用720KB和1.44MB的軟盤。因為軟驅操作有些不同，而操作系統必須知道軟盤的容量，所以軟驅有許多設備文件，每個都與軟驅和軟盤種類有關。因此，/dev/fd0H1440 是第一個軟驅(fd0)，必須是3.5'軟驅，使用3.5'高密度軟盤(H)，容量是1440KB(1440)，即普通的3.5'HD軟盤。軟盤設備的命名約定見[Anv]。軟驅的名字是復雜的，因此Linux有一個特定的軟驅設備類型，能自動檢測軟驅中軟盤的種類。它使用不同的軟盤類型試圖讀取新插入的軟盤的第一個扇區，直到找到正確的一個。這自然要求軟盤是已經格式化過的。自動設備叫/dev/fd0 、/dev/fd1 等。存取軟盤的自動設備的參數可用程序setfdprm 設定。這可使你使用不是通常容量的軟盤，例如有非標准扇區數的軟盤，或自動檢測由於某種原因失敗或適當的設備文件丟失。Linux除了所有標准的，還能處理許多非標准的軟盤格式。這有時需要特殊的格式化程序。我們現在先跳過這些軟盤格式，同時你可以查看/etc/fdprm 文件。它定義了setfdprm 識別的設定。操作系統必須知道軟驅何時換了軟盤，例如，以免使用上一張軟盤的cache數據。不幸的是，當用於此的信號線斷了或不好時，當在MSDOS中使用時，這並不總有效。如果你曾遇到過軟驅的這種怪異的問題，可能是這個原因。解決這個問題的唯一方法是修理軟驅。CD-ROMCD-ROM驅動器使用一個光學可讀的塑料塗布的盤片。信息記錄在盤片表面 的從中心的邊沿的螺旋型小坑上。驅動器發出一束激光來讀盤。當激光射到小坑上，激光以一種方式反射；當它射到光滑表面上，它以另一種方式反射。這很容易地編碼成bit，組成信息。其他很容易，不過是機械。CD-ROM驅動器比硬盤慢。典型的硬盤的平均尋道(seek)時間小於15毫秒，而快速的CD-ROM驅動器要花零點幾秒。實際數據傳輸率則相當快，在數百KB/s。速度慢使CDROM驅動器不能代替硬盤使用 (有些Linux distributions提供"live" CD-ROM文件系統，使之不必拷貝文件到硬盤，使安裝簡單並節約了許多硬盤空間)，雖然是可能的。要安裝新軟件，CD-ROM很好，因為在安裝時速度並非最重要的。有多種方法在CDROM上安排數據。最流行的是國際標准化組織定義的ISO9660。這個標准定義了一個最小的文件系統，甚至比MSDOS更粗糙。這樣，由於它是這麼小，所有操作系統都可以將它映射到自己的系統。不同UNIX不能使用ISO9660文件系統，因此開發了對這個標准的一個增強，叫Rock Ridge增強。 Rock Ridge允許長文件名、符號連接和許多其他優點，使CD-ROM更象UNIX文件系統。同時，Rock Ridge文件系統仍然是一個有效的ISO9660文件系統，使非UNIX一樣可以使用。 Linux同時支持ISO9660和Rock Ridge增強，增強被自動識別和使用。文件系統只是一部分，許多CD-ROM包含的數據需要特定的程序存取，而多數程序不能運行在Linux下 (當然，可能運行在Linux的MSDOS仿真器dosemu下)。CD-ROM驅動器通過相關的設備文件存取。有多種方法將CDROM連接到計算機：SCSI、聲卡或EIDE。要完成這的硬件hacking工作超出了本書的范圍，但連接方法決定了設備文件。指導見[Anv]磁帶磁帶驅動器使用磁帶，類似 音樂用的盒帶。磁帶是串行的，即如果要得到給定部分的數據，必須經過所有部分。磁盤可以隨機存取，即可以直接跳到磁盤上的某個部分。串行存取的磁帶當然慢了。另外一方面，磁帶相當便宜，因為無須快速。也容易做得很長，因此可以容納大量的數據。這使磁帶很適於如歸檔、備份等無須高速的、但需要低成本和大容量的事情。格式化格式化在磁介質上寫用於標記磁道和扇區的標志的過程。磁盤格式化前，其磁表面是完成的一塊。格式化後，混沌變為秩序，建立的磁道，劃分了扇區。實際細節並非准確地這樣，但重要的是：磁盤不經過格式化是不能使用的。這裡術語有些模糊：MS-DOS中，格式化(format)這個詞還包括了產生文件系統的過程(下面將討論的)。這兩個過程經常一起使用，尤其是軟盤。當必須區分時，真正的格式化被稱為低級格式化low-level formatting，而建立文件系統被成為高級格式化high-level formatting。在UNIX圈中，這兩者叫格式畫format和建立文件系統make a filesystem，本書中也這樣稱。IDE硬盤和一些SCSI硬盤實際上廠商已經做了格式化，並無須重復；因為多數人無須關心它。實際上，格式化硬盤可能反而不好，比如因為硬盤可能需要用特定的方法格式化使壞扇區被自動替換。磁盤經常需要特定的程序來格式化，因為驅動器的格式化邏輯的接口每個驅動器都不一樣。格式化程序經常在控制器BIOS上，或用MSDOS程序提供，這都不太容易在Linux中使用。格式化中可能會發現磁盤的壞點，叫壞塊bad blocks or bad sectors。這有時由驅動器自己處理。但有時，如果壞塊太多，需要一些工作來避免使用磁盤的這部分。 The logic to do this is built into the filesystem; 下面將說明如何增加這些信息到文件系統。另外，產生一個只覆蓋這些壞的部分的小分區也是一個辦法。如果壞區較大，這可能是個好辦法，因為文件系統有時難以處理大量的壞區。軟盤格式化使用fdformat 。軟盤設備使用給定的參數，例如下面的命令在第一個軟驅中格式化一張高密度3.5'軟盤：$ fdformat /dev/fd0H1440
Double-sided, 80 tracks, 18 sec/track. Total capacity 1440 kB.
Formatting ... done
Verifying ... done
$注意，如果想使用自動檢測設備(如/dev/fd0 )， 必須用先setfdprm 設定參數。要得到與上面一樣的結果，可以這樣：$ setfdprm /dev/fd0 1440/1440
$ fdformat /dev/fd0
Double-sided, 80 tracks, 18 sec/track. Total capacity 1440 kB.
Formatting ... done
Verifying ... done
$選擇與軟盤類型相符的正確的設備文件通常更方便。注意，比軟盤設計格式化更多的信息容量是沒有意義的。fdformat 也將驗證軟盤，例如檢查壞塊。它在壞塊試驗幾次(你通常能聽到，驅動器的噪聲很明顯)。 If the floppy is only marginally bad (due to dirt on the read/write head, some errors are false signals), fdformat 可能沒事，而真正的錯誤可能退出有效過程。核心把發現的每個I/O錯誤打印log信息，送到控制台，或者，如果使用了syslog ，也送到/usr/adm/messages 文件。fdformat 自己不說明哪裡出錯(也不必考慮，軟盤很便宜，壞了就扔)。$ fdformat /dev/fd0H1440
Double-sided, 80 tracks, 18 sec/track. Total capacity 1440 kB.
Formatting ... done
Verifying ... read: Unknown error
$badblocks 命令可用於查找任何磁盤或分區的壞塊(包括軟盤)。它不格式化磁盤，因此可以用於檢查存在的文件系統。下面的例子檢查出一張3.5'軟盤上的2個壞塊：$ badblocks /dev/fd0H1440 1440
718
719
$badblocks 輸出發現的壞塊的塊號。多數文件系統可以避免這樣的壞塊。他們維護一個已知的壞塊列表，在文件系統建立時初始化，並可以在以後修改。初始的壞塊查找可由mkfs 命令完成(它初始化文件系統)，以後可以用badblocks 來檢查，新的塊可以用fsck 加入。後面我們將說明mkfs 和fsck 。許多新型的硬盤自動發現壞塊，並企圖用一個特定的、保護的好塊來代替它。這對操作系統是不可見的。這種特征應該在硬盤手冊的文檔中，如果你好奇的話。但即使這樣的硬盤也可能失敗，如果壞塊數量太大的話，雖然如果這樣，那硬盤就基本上不能用了。分區一個硬盤可分為幾個分區。每個分區好象是單獨的硬盤。這樣，你如果只有一個硬盤，卻想安裝2個操作系統，你可以把這個硬盤分為2個分區。每個操作系統任意使用自己的分區而不干擾另一個。這種方法，2個操作系統可以在同一硬盤上和平共處。如果沒有分區，你只能為每個操作系統購買一個硬盤。軟盤不分區。這沒有技術原因，只因為太小，沒有必要。CDROM一般也不分區，因為作為一個大盤更易於使用，而且很少有多操作系統的需要。MBR(主引導記錄), 啟動扇區和分區表一個硬盤如何分區的信息存在它的第一個扇區(即第一面第一道第一扇區)。這個第一扇區是硬盤的主引導記錄(MBR)；這是計算機啟動時BIOS讀入和啟動的扇區。主引導記錄包括一段小程序，讀入分區表，檢查哪個分區是活動分區(即啟動分區)，並讀入活動分區的第一個扇區：該分區的啟動扇區(MBR也是啟動扇區，只不過因為其特殊地位，所以使用特殊的名字)。這個啟動扇區包括另一個小程序，讀入這個分區(假設是可啟動的)上操作系統的第一個部分，然後啟動它。這個分區方案不是內置於硬件和BIOS的，只是許多操作系統遵循的約定。並非所有的操作系統都遵循這個約定，也有例外。有些操作系統支持分區，但他們占領硬盤上的一個分區，然後使用他們自己的內部分區方法管理這個分區。較新的操作系統可以和其他操作系統和平共處(包括Linux)，而無需特殊的措施，但不支持分區的操作系統無法在同一硬盤上與其他操作系統共存。為安全預防，最好先在紙上寫下分區表，這樣在錯誤發生時不會丟失你的文件。(可以使用fdisk 修復壞的分區表)。 )相關信息可用fdisk -l 命令給出:$ fdisk -l /dev/hdaDisk /dev/hda: 15 heads, 57 sectors, 790 cylinders
Units = cylinders of 855 * 512 bytesDevice Boot Begin Start End Blocks Id System
/dev/hda1 1 1 24 10231+ 82 Linux swap
/dev/hda2 25 25 48 10260 83 Linux native
/dev/hda3 49 49 408 153900 83 Linux native
/dev/hda4 409 409 790 163305 5 Extended
/dev/hda5 409 409 744 143611+ 83 Linux native
/dev/hda6 745 745 790 19636+ 83 Linux native
$擴展和邏輯分區PC硬盤的最初的分區方案只允許4個分區。實際使用中這太少了，比如有人想裝多於4個操作系統 (Linux, MS-DOS, OS/2, Minix, FreeBSD, NetBSD, Windows/NT等),或有時一個操作系統有多個分區更好，例如由於速度的原因，Linux的對換區最好單獨使用自己的分區，而不是在主 Linux分區中(下文詳述)。為克服這個設計問題，發明了擴展分區。這個方法允許將基本分區分為若干子分區，因而被子分區的基本分區稱為擴展分區，而子分區稱為邏輯分區，他們的表現類似基本分區 ，但產生方法不同。他們之間沒有速度差別。硬盤的分區結構可能類似。這個硬盤被分為3個基本分區，第二個被分為2個邏輯分區。部分硬盤根本沒有分區。硬盤是一個整體，每個基本分區有一個啟動扇區。分區種類分區表(MBR和擴展分區裡都有)中，對每個分區，有一個字節指出分區種類。這試圖確定使用該分區的操作系統，或用於何操作系統。其目的是避免2個操作系統使用同一分區。可實際上，操作系統並不真的注意分區種類字節；例如，Linux根本不管它是什麼。較壞的情況是，有些操作系統錯誤地使用它：例如有些版本的DR-DOS忽略了它的最高位(MSB)，而其他一些系統則不是。沒有一個標准化組織定義分區種類字節每個值的意義，但一些共同接受的值包括在表 4.1中。相同的列表可以通過Linux的fdisk 命令得到。給硬盤分區有許多產生和刪除分區的程序。許多操作系統自帶，最好使用其自帶的，除非要做一些它不能作到的。許多這種程序叫fdisk , 包括Linux, 或其變種。 Linux fdisk 的使用細節可見其Man手冊。 cfdisk 命令類似fdisk , 但有更好的用戶界面(全屏的)。使用IDE硬盤時，啟動分區(帶可啟動核心映象文件的分區)必須全在前1024個柱面內。這是因為硬盤通過BIOS啟動(在系統進入保護模式前)，而BIOS不能處理多於1024柱面。有時也可能使用部分在前1024柱面的啟動分區，這要求所有用BIOS讀入的文件都在前1024柱面內。由於這難與安排，因此這是個很差的主意；你不可能知道什麼時候核心升級或磁盤碎片整理會導致系統無法啟動。因此，應該確認你的啟動分區完全在前1024柱面內。事實上，一些新版的BIOS和IDE硬盤可以處理多於1024柱面。如果你有這樣一個系統，你可以忘卻這個問題；如果你不能確認，還是把啟動分區放在前1024柱面內。每個分區擁有一塊連續的扇區。因為Linux文件系統使用1 kB的塊，即2個扇區，所以奇數個扇區會導致最後一個扇區不能使用，這不會有什麼問題，但不好，有些版本的 fdisk 會對此給出警告。改變分區大小一般要求首先備分此分區想保留的所有東西(為防萬一，最好備分整個硬盤)，然後刪除此分區，產生新分區，最後回存所有東西到新分區。如果是擴大分區，你可能需要調整相鄰分區的大小(並備分、回存)。由於改變分區大小是如此痛苦，最好一次就確定。或擁有一個有效而易用的備分系統。如果你通過無須太多人工干預的介質安裝(例如CDROM，而不是軟盤)，那麼開始可以比較容易地玩玩各種設置。因為你無須備分什麼數據，改幾次分區大小不會太過痛苦。有個MSDOS的程序叫fips , 可以無須備分和回存地改變MSDOS分區的大小, 但對其他文件系統，備分回存還是必須的。設備文件和分區每個分區和擴展分區有自己的設備文件。這些文件的命名規定是在整個盤的名字加分區號，並約定1-4是基本分區(不管真的有幾個基本分區)，5-8是邏輯分區(不管它在哪個基本分區中)。例如，/dev/hda1 是第一個IDE硬盤的第一個基本分區，而/dev/sdb7 是第二個SCSI硬盤的第三個擴展分區。設備列表 [Anv]給出更詳細的信息。文件系統什麼是文件系統?文件系統是操作系統用於明確磁盤或分區上的文件的方法和數據結構；即在磁盤上組織文件的方法。也指用於存儲文件的磁盤或分區，或文件系統種類。因此，可以說"我有2個文件系統"意思是他有2個分區，一個存文件，或他用 "擴展文件系統"，意思是文件系統的種類。磁盤或分區和它所包括的文件系統的不同是很重要的。少數程序(包括最有理由的產生文件系統的程序)直接對磁盤或分區的原始扇區進行操作；這可能破壞一個存在的文件系統。大部分程序基於文件系統進行操作，在不同種文件系統上不能工作。一個分區或磁盤能作為文件系統使用前，需要初始化，並將記錄數據結構寫到磁盤上。這個過程就叫建立文件系統。大部分UNIX文件系統種類具有類似的通用結構，即使細節有些變化。其中心概念是超級塊superblock, i節點inode, 數據塊data block,目錄塊directory block, 和間接塊indirection block。超級塊包括文件系統的總體信息，比如大小(其准確信息依賴文件系統)。 i節點包括除了名字外的一個文件的所有信息，名字與i節點數目一起存在目錄中，目錄條目包括文件名和文件的i節點數目。 i節點包括幾個數據塊的數目，用於存儲文件的數據。 i節點中只有少量數據塊數的空間，如果需要更多，會動態分配指向數據塊的指針空間。這些動態分配的塊是間接塊；為了找到數據塊，這名字指出它必須先找到間接塊的號碼。UNIX文件系統通常允許在文件中產生孔(hole) (用lseek ; 請看手冊), 意思是文件系統假裝文件中有一個特殊的位置只有0字節，但沒有為這文件的這個位置保留實際的磁盤空間(這意味著這個文件將少用一些磁盤空間)。這對小的二進制文件經常發生，Linux共享庫、一些數據庫和其他一些特殊情況。 (孔由存儲在間接塊或i節點中的作為數據塊地址的一個特殊值實現，這個特殊地址說明沒有為文件的這個部分分配數據塊，即，文件中有一個孔。)孔有一定的用處。在筆者的系統中，一個簡單的測量工具顯示在200MB使用的磁盤空間中，由於孔，節約了大約4MB。在這個系統中，程序相對較少，沒有數據庫文件。有關這個測量工具的細節請看附錄 A.Filesystems galoreLinux支持多種文件系統。下面是最重要的幾個：minix
最老的，相信是最可靠的，但缺少特色(有些沒有時間標記，文件名最長30個字符)，能力有局限(每個文件系統最多64MB)。xia
minix文件系統的一個修正版本，提升了文件名和文件系統大小的局限，但沒有新的特色。不太流行，但據說工作得很好。ext2
最好的Linux自己的文件系統，也是當前最通用的。其設計易於向上兼容，所以新版的文件系統代碼無需重做已有的文件系統。ext
ext2的老版，且不向上兼容。難於用新版安裝程序安裝，大部分人都改用ext2。另外，支持多種其他現存的外圍文件系統，很容易與其他外圍文件系統交換文件。這些外圍文件系統好象是自己的一樣，除了可能缺少一些一般UNIX的特征，或有些不同的局限。msdos
與MSDOS、OS/2等的FAT文件系統兼容。umsdos
Linux下的擴展msdos文件系統驅動，支持長文件名、所有者、允許權限、連接和設備文件。允許一個普通的msdos文件系統用於Linux，而無須為Linux建立單獨的分區。iso9660
標准CDROM文件系統，通用的Rock Ridge增強，允許長文件名。nfs
網絡文件系統，允許多台計算機之間共享文件系統，易於從所有這些計算機上存取文件。hpfs
OS/2文件系統。sysv
SystemV/386, Coherent, 和Xenix文件系統。根據情況選擇文件系統。如兼容性或其他原因必需使用非Linux文件系統，那就必須用。如果可以自由選擇，可能最明智的選擇是ext2，因為它擁有全部特征而無須忍受性能缺陷。還有proc文件系統, 一般在/proc 目錄, 它不是一個真正的文件系統，雖然好象是。proc文件系統使用戶易於存取全部核心數據結構，比如進程列表。它使這些數據結構看起來象個文件系統，且此文件系統可以用所有一般的文件工具操作。例如，要得到所有進程的列表，可以使用命令$ ls -l /proc
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dr-xr-xr-x 4 root root 0 Jan 31 20:37 1
dr-xr-xr-x 4 liw users 0 Jan 31 20:37 63
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-r--r--r-- 1 root root 0 Jan 31 20:37 devices
-r--r--r-- 1 root root 0 Jan 31 20:37 dma
-r--r--r-- 1 root root 0 Jan 31 20:37 filesystems
-r--r--r-- 1 root root 0 Jan 31 20:37 interrupts
-r-------- 1 root root 8654848 Jan 31 20:37 kcore
-r--r--r-- 1 root root 0 Jan 31 11:50 kmsg
-r--r--r-- 1 root root 0 Jan 31 20:37 ksyms
-r--r--r-- 1 root root 0 Jan 31 11:51 loadavg
-r--r--r-- 1 root root 0 Jan 31 20:37 meminfo
-r--r--r-- 1 root root 0 Jan 31 20:37 modules
dr-xr-xr-x 2 root root 0 Jan 31 20:37.net
dr-xr-xr-x 4 root root 0 Jan 31 20:37 self
-r--r--r-- 1 root root 0 Jan 31 20:37 stat
-r--r--r-- 1 root root 0 Jan 31 20:37 uptime
-r--r--r-- 1 root root 0 Jan 31 20:37 version
$(可能有些文件與進程不符。上面的例子被簡短了。)注意雖然叫文件系統，proc文件系統沒有一個部分與磁盤有關，它只在核心映象中存在。任何人任何時候想看proc文件系統的任何部分,核心使它看起來好象這部分在什麼地方存在(雖然沒有)。因此，雖然/proc/kcore 文件有好多兆字節，但它根本沒用任何磁盤空間。應該用哪個文件系統?
一般沒有什麼理由用許多不同的文件系統。當前，ext2fs是最流行的，可能是最明智的選擇。根據記錄結構、速度、(感覺的)可靠性、兼容性和其他不同的理由，適當地使用其他文件系統。個別情況需要個別決定。建立文件系統用mkfs 命令建立文件系統，即初始化。實際上，對每個不同種類的文件系統有一個單獨的程序。 mkfs 只是為了建立不同文件系統種類確定運行不同程序的一個前端。用-t fstype選項選擇種類。被mkfs 調用的程序有不同的命令行接口。最通用和最重要的選項如下，細節請看手冊。-t fstype
選擇文件系統種類。-c
查找壞塊，初始化壞塊列表。-l filename
從文件filename讀入壞塊列表。用如下命令在軟盤上產生ext2文件系統：
$ fdformat -n /dev/fd0H1440
Double-sided, 80 tracks, 18 sec/track. Total capacity 1440 kB.
Formatting ... done
$ badblocks /dev/fd0H1440 1440 > bad-blocks
$ mkfs -t ext2 -l bad-blocks /dev/fd0H1440
mke2fs 0.5a, 5-Apr-94 for EXT2 FS 0.5, 94/03/10
360 inodes, 1440 blocks
72 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=1
Block size=1024 (log=0)
Fragment size=1024 (log=0)
1 block group
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
360 inodes per groupWriting inode tables: done
Writing superblocks and filesystem aclearcase/" target="_blank" >ccounting information: done
$
首先，格式化軟盤(-n選項不進行確認，即壞塊檢查)。然後用badblocks 查找壞塊, 輸出定向到文件bad-blocks。最後，產生文件系統，壞塊列表由文件badblocks 初始化。
-c選項可以與mkfs 一起使用，而無須badblocks 和一個單獨的文件。如下：$ mkfs -t ext2 -c /dev/fd0H1440
mke2fs 0.5a, 5-Apr-94 for EXT2 FS 0.5, 94/03/10
360 inodes, 1440 blocks
72 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=1
Block size=1024 (log=0)
Fragment size=1024 (log=0)
1 block group
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
360 inodes per groupChecking for bad blocks (read-only test): done
Writing inode tables: done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
$
使用-c比用單獨使用badblocks 更方便, 但建立文件系統後檢查，badblocks 是必要的。
在硬盤或分區上准備文件系統的過程和軟盤是一樣的，除了無須格式化。Mount和unmount一個文件系統可以使用之前，必須mount。操作系統然後做一些記錄以確認正常。因為UNIX所有的文件在一個目錄樹中， mount操作的結果使新的文件系統的內容好象在某個已經mount的文件系統的一個已經存在的子目錄中。上面的mount可能使用如下命令：$ mount /dev/hda2 /home
$ mount /dev/hda3 /usr
$
mount 命令使用2個參數。第一個是與包括文件系統的磁盤或分區相關的設備文件。第二個是要mount到的目錄。 mount以後，這2個文件系統的內容好象是/home 和/usr 目錄。這樣就可以說：/dev/hda2 被mount到 /home , /usr 也同樣。要看每個文件系統，就看其被安裝的目錄，好象它就是在那裡。注意設備文件的區別，/dev/hda2 , 和安裝到的目錄/home 。設備文件給出硬盤原始內容的存取，安裝到的目錄給出磁盤上文件的存取。安裝到的目錄叫安裝點。Linux支持許多文件系統。mount 會試著猜測文件系統種類。也可以使用-t fstype 選項直接定義種類；這有時是必要的，因為自檢測mount 並非總能成功。例如要mount一個MSDOS軟盤，可以用如下命令：$ mount -t msdos /dev/fd0 /floppy
$安裝點目錄不必是空的，但必須存在。其中的所有文件當文件系統mount後將不可用名字存取(已經打開的文件將繼續可存取。有其他目錄硬連接的文件可以通過那些名字存取)。這沒有壞處，反而可能更有用。例如，有人喜歡將/tmp 和/var/tmp 作為同義，將/tmp 作為/var/tmp 的符號連接。系統啟動時，在/usr 文件系統被mount之前，使用駐留在根文件系統的 /var/tmp 目錄。當/usr 被mount上以後，根文件系統上的/var/tmp 將不可用，如果根文件系統上不存在 /var/tmp ，那麼在mount上/var 之前將不可能使用暫存文件。如果不打算在一個文件系統上寫任何東西，可以使用mount 的-r開關做一個只讀mount。這將使核心停止任何對此文件系統的寫要求，也將停止核心的對i節點的文件存取時間的更新。只讀mount對不可寫介質是必要的，例如CDROM。細心的讀者可能已經注意到一個小的邏輯問題。第一個文件系統(叫根文件系統，因為它包含根目錄)如何mount，因為很明顯，它不能mount到另一個文件系統? Well, the answer is that it is done by magic. The root filesystem is magically mounted at boot time, and one can rely on it to always be mounted-- 如果根文件系統不能mount，系統將不能啟動。 The name of the filesystem that is magically mounted as root 被編譯進核心，或用LILO或rdev 設置。根文件系統通常先被只讀mount。然後啟動手稿運行fsck 校驗它的有效性，如果沒有問題，將re-mount它，使之可寫。fsck 不能運行於一個已mount的文件系統，因為fsck 運行時，任何文件系統的改變將導致錯誤。因為根文件系統在被檢查時是只讀，fsck 可以無慮地修復任何問題，因為re-mount 操作將刷新文件系統在內存中的所有數據。在有其他文件系統的許多系統中，啟動時要自動mount，可以在/etc/fstab 文件中定義：文件格式細節請參考fstab 的手冊頁。 mount特別的文件系統的特別細節依賴於許多因素，可以根據需要由每個管理員設置。 When the chapter on booting is finished, you may read all about it there.當一個文件系統不需要再mount著，可以用umount . umount 加一個參數unmount它，參數可以是設備文件或安裝點。例如，要unmount上面例子中的目錄，可以用：$ umount /dev/hda2
$ umount /usr
$要了解使用這個命令的更多的說明，參閱手冊。注意：記住unmount已經mount的軟盤， 而不能僅僅將軟盤彈出軟驅!由於磁盤緩沖，在你unmount軟盤之前無須回寫，因此過早取出軟盤將導致內容不正確。只從軟盤上讀還不要緊，如果寫，就可能發生災難性的損失。mount和umount需要超級擁護特權，即只有root 用戶可以做。原因是：如果任何用戶都可以mount軟盤到任何目錄，那麼很容易用軟盤做，比如，用特洛伊木馬替換/bin/sh , 或者其他常用的程序。但是允許用戶使用軟盤經常又是必要的，有幾種方法：給用戶root 口令，很明顯這對安全不利，但是最簡單的方法。如果沒有安全要求，這個方法很好，比如在非網絡的、個人系統上。使用一個程序比如sudo 允許擁護使用mount。這同樣對安全不利，但沒有直接給任何人超級用戶特權。讓用戶使用mtools , 這是一個利用MSDOS文件系統的軟件包，無須mount。如果是MSDOS軟盤這樣做很好，否則不好。在/etc/fstab 中用合適的選項列出軟驅設備和允許的安裝點。最後一個選擇可以在/etc/fstab 文件中加類似下面的一行來完成：/dev/fd0 /floppy msdos user,noauto 0 0各列分別是：要mount的設備文件，要安裝到的目錄，文件系統類型，選項，備份頻率(用於dump ) 和fsck 次序(定義啟動時文件系統被檢查的次序，0表示不檢查)。noauto選項使系統啟動是不自動mount(即, it stops mount -a from mounting it)。 user允許任何用戶mount這個文件系統，並且，由於安全原因，不允許執行程序(normal or setuid) and interpretation of device files from the mounted filesystem。這樣，任何用戶都可以用如下命令mount一個msdos文件系統的軟盤：$ mount /floppy
$軟盤可以用相關的umount 被unmount。如果想提供多種軟盤的存取，需要給出多個安裝點。對每個安裝點的設置可以不同。例如，提供MSDOS和ext2文件系統的存取，可以在/etc/fstab 文件中加如下行:/dev/fd0 /dosfloppy msdos user,noauto 0 0
/dev/fd0 /ext2floppy ext2 user,noauto 0 0對於MSDOS文件系統(不僅是軟盤)，可能需要用uid, gid,和umask 文件系統選項來限制存取權限，請看mount 手冊頁。如果不小心，mount一個MS-DOS文件系統將給予任何用戶至少是讀權限，這可不是一個好主意。用fsck檢查文件系統完整性文件系統很復雜，因此易於發生錯誤。可以用fsck 命令檢查文件系統是否正確和有效。它可以根據指令修復找到的小錯誤，並將未修復錯誤報告用戶。幸運的是，文件系統的代碼非常有效，所以根本極少出現問題，並且問題通常原因是電源失敗、硬件失敗、或操作錯誤，例如沒有正常關閉系統。大多數系統設置為啟動時自動運行fsck ，因此任何錯誤將在系統使用前被檢測到(並根據希望修正)。使用有錯誤的文件系統可能使問題變得更壞：如果數據結構有問題，使用這個文件系統可能使之更糟，導致更多的數據丟失。當然，在大的文件系統上運行fsck 會花一定的時間，如果系統正常關閉，幾乎從不發生錯誤，因此有一些方法可以不進行檢查。如果文件/etc/fastboot 存在，就不檢查。另外，如果ext2文件系統在超級快中有一個特定的標記告知該文件系統在上次mount後沒有正常unmount. 如果標記指出unmount正常完成(假設正常unmount指出沒問題)，e2fsck (fsck 的ext2文件系統版) 就不檢查系統。/etc/fastboot 是否影響系統依賴於你的啟動手稿，但ext2標記則在你使用e2fsck 時發生作用--基於一個e2fsck 選項(參閱e2fsck 手冊頁)自動檢查只對啟動時自動mount的文件系統發生作用。使用fsck 手工檢查其他文件系統，比如軟盤。如果fsck 發現為修復的問題，你需要深入了解文件系統的一般工作原理和有問題的文件系統的細節，或好的備份。最後一個辦法容易(雖然冗長)安排，如果你自己不知道，有時可以通過朋友、Linux新聞組、電子郵件列表或其他支持源安排。我很想告訴你更多，但我對這的學習和實踐也並不多。Theodore T'so的debugfs 程序應該有用。fsck 只能運行於未mount的文件系統，不要用於已mount的文件系統(除了啟動時的只讀根文件系統)。這是因為它存取原始磁盤，在操作系統不知道的情況下修改文件系統。 There will be trouble, if the operating system is confused.用badblocks檢查磁盤錯誤應該周期性地用badblocks 命令檢查壞塊它輸出找到的所有壞塊的編號的列表。列表給fsck 記錄在文件系統數據結構中，使操作系統存儲數據時不使用這些壞塊。舉例：$ badblocks /dev/fd0H1440 1440 > bad-blocks
$ fsck -t ext2 -l bad-blocks /dev/fd0H1440
Parallelizing fsck version 0.5a (5-Apr-94)
e2fsck 0.5a, 5-Apr-94 for EXT2 FS 0.5, 94/03/10
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
Pass 2: Checking directory structure
Pass 3: Checking directory connectivity
Pass 4: Check reference counts.
Pass 5: Checking group summary information./dev/fd0H1440: ***** FILE SYSTEM WAS MODIFIED *****
/dev/fd0H1440: 11/360 files, 63/1440 blocks
$如果badblocks報告一個塊已經使用，e2fsck 將試著將此塊移到其他地方。如果該塊真的壞了，而不是在壞塊邊緣，文件內容可能丟失。Fighting fragmentation文件寫到磁盤時，不一定在連續的塊中。沒在連續塊中的文件叫碎片。因為磁盤的讀寫頭回更多地移動，讀碎片文件會花較長的時間。雖然如果有好的讀前緩沖系統不會有什麼問題，但最好還是避免碎片。Ext2文件系統試圖使碎片最少，即使不能將一個文件的所有塊存在連續扇區中，也盡量靠近。 Ext2通常有效地安排裡文件其他塊最近的空閒塊，因此很少需要關心碎片問題。 Ext2文件系統有一個消除碎片程序，請看參考書目中的 [TV]。有許多MSDOS消碎片程序在文件系統中移動塊以消除碎片。其他一些文件系統，消碎片必須通過備份-重產生-回存文件系統來完成。對於所有文件系統，消碎片應該備份文件系統，因為很多原因可能在消碎片過程中導致錯誤。
對所有文件系統的其他工具一些其他工具對管理文件系統有用。 df (Disk Free)顯示一個或多個文件系統的空閒磁盤空間。 du (Disk Usage)顯示一個目錄和其內的所有文件使用了多少磁盤空間。這用於發現磁盤空間浪費。sync 強制將磁盤緩沖的所有未寫塊寫入磁盤(見 5.6)。這一般無須手工完成，由守護進程update 自動完成。這在有些情況下很有用，例如，如果update 或其輔助進程bdflush 死了，或你不能等運行update 必須馬上 關閉電源。對ext2文件系統的其他工具除了產生文件系統的mke2fs 和檢查文件系統的e2fsck 直接或通過與文件系統類型無關的前端存取外，Ext2文件系統還有幾個有用的工具。tune2fs 調整文件系統參數。一些有趣的參數有：最大mount數。當文件系統被mount過多少次以後，即使標志是干淨的，e2fsck 強制檢查。對用於開發或測試的系統，應該降低這個限制數。最大檢查間隔。到達這個間隔時間，即使標志是干淨的，e2fsck 強制檢查。如果文件系統不是經常mount，可以不使能這個功能。保留給root的塊數。Ext2給root保留一些塊，這樣如果文件系統滿了，還可能無須刪除任何東西做系統管理。保留量確省是5%，這在大多數磁盤上不會造成浪費。當然，軟盤沒有理由保留塊。參閱tune2fs 手冊頁dumpe2fs 顯示一個ext2文件系統的信息，大部分來源於超級塊。有些輸出信息是技術性的，要求對文件系統工作的理解(見附錄 ), 但許多即使是一般管理員是也易於理解的。debugfs 是一個文件系統調試器。它允許直接存取磁盤上的文件系統數據結構，可用於修復fsck 不能自動修復的磁盤。它也可用於恢復被刪除的文件。但是，debugfs 非常要求你理解你所干的事，錯誤的理解和操作將破壞你的所有數據。dump 和restore 可用於備份一個ext2文件系統。它們是傳統UNIX備份工具的ext2版。關於更有關備份的信息見 9章。沒有文件系統的磁盤並非所有磁盤或分區都作為文件系統使用。例如對換分區，就沒有文件系統。許多軟盤作為磁帶仿真使用，所以tar 或其他文件可以直接寫到原始磁盤，而不是文件系統。Linux啟動軟盤不包括文件系統，只是原始核心。不用文件系統的優點是有更多的磁盤可用空間，因為文件系統需要一些記錄。也更容易與其他系統兼容；例如tar 文件格式在所有系統上相同，而文件系統則在大多數系統上不同。如果需要，你會很快使用沒有文件系統的磁盤。可啟動的 Linux軟盤無需文件系統，雖然有也可能。使用原始磁盤的一個原因是做映象拷貝。比如，如果磁盤包含部分損壞的文件系統，那麼在修復前做一個完全拷貝是個好主意，因為如果你修錯了，可以重來。做映象拷貝的一個方法是用 dd :$ dd if=/dev/fd0H1440 of=floppy-image
2880+0 records in
2880+0 records out
$ dd if=floppy-image of=/dev/fd0H1440
2880+0 records in
2880+0 records out
$第一個dd 給軟盤做了一個完全映象到文件 floppy-image , 第二個把映象寫到軟盤。 (假設用戶在第二個命令前換了軟盤。否則這個命令對可能沒用。)分配磁盤空間分區概要
用最好的方式給磁盤分區不容易，而且，沒有一個通用的正確方法，這包括很多因素。傳統的方法是有個(相對)小的根文件系統，包括 /bin , /etc , /dev , /lib , /tmp , 和其他系統啟動和運行需要的東西。這種方法，根文件系統(在它自己的分區或硬盤上)是所有系統啟動需要的東西。理由是如果根文件系統小而不常用，系統崩潰時它就不太容易損壞，而且崩潰時也易於修復。然後給/usr 目錄樹、用戶主目錄(經常在/home )、對換空間產生單獨的分區或使用單獨的硬盤。分離的用戶主目錄(存用戶文件)在其自己的分區中易於備份，因為一般無須備份程序(/usr 中)。網絡環境中，這樣可以使多台計算機共享/usr (例如使用NFS) 這樣每台機器可以節約數十、數百兆的磁盤空間。多分區的問題是將整個磁盤的空閒空間分割成若干小片。現在，由於磁盤和操作系統已經很可靠，許多人更傾向與一個分區存所有文件。當然，這樣可能比備份、回存小分區痛苦些。對於小硬盤(假設你不做核心開發)，最好的方法可能是只要一個分區。對於大硬盤，分幾個大分區可能更好。尤其在某種情況下出現錯誤時。 (注意這裡說的小和大是相對的，根據你對磁盤空間的需求而言。)如果你有多個硬盤，你可能想讓根文件系統(包括/usr ) 在一個上，而用戶主目錄在另一個上。最好准備嘗試幾個不同的分區方案(over time, not just while first installing the system)。這有些工作量，因為這其實是從頭安裝系統若干遍，但這是確認正確的唯一方法。空間要求你安裝的Linux給出一些對不同配置所需磁盤空間的指示。單獨安裝的程序可能也是。這能幫助你計劃你的磁盤使用，但你應該為以後可能的需求保留一些額外空間。擁護文件總量基於你的用戶希望。許多人好象想要他們所有可能的文件量，但多多益善。有些人只有很少的文字處理，也許幾兆就夠，而有些人可能需要上GB的空間做圖象處理。順便說一句，用KB或MB比較文件大小和用MB給出的磁盤空間時，應當注意這2者的可能的不同。一些硬盤制造商喜歡稱1000字節為1KB，1000KB為1MB，而計算機世界的其他地方都以1024為因數。因此我的MB硬盤實際只是330MB硬盤。對換空間在5.5章討論。硬盤分配舉例我原來有個109MB的硬盤，現在我用一個330MB硬盤。我解釋一下我如何分區這些硬盤並說明為什麼。當我的需要和操作系統變化時，我用不同的方法分區109MB硬盤。我說明2種方案。首先，我曾和Linux一起運行MSDOS，為此，我需要大約20MB給MSDOS、C編譯器、編輯器、一些其他工具、我工作的程序、和足夠的空閒空間。給Linux開了10MB對換分區，其他79MB作為一個分區給Linux。我曾試驗給出單獨的根，/usr , 和/home ，但這樣就沒有什麼空閒空間干什麼有趣的事了。當我不再需要MSDOS，我重新分區，12MB對換分區，其他是一個單獨的文件系統。從頭分區是為了玩玩要求自己分區的一些東西，例如試試不同的Linux，或比較文件系統的速度。當沒有這些需要後，就把它作為對換區(我喜歡打開好多窗口)。給Linux增加更多的磁盤空間給Linux增加更多的磁盤空間很容易，至少在硬件都安裝好後(硬件安裝不在本書所述的范圍)。如果需要，先格式化，然後產生分區和上面說過的文件系統，在/etc/fstab 中加入正確的行使之能自動mount。節約磁盤空間的提示節約磁盤空間的最好提示是不要安裝不必要的程序。許多Linux distributions給出安裝其所帶軟件包某些部分的選擇，分析你的需求你可能發現好多你並不需要。這會節約很多磁盤空間，因為許多程序需要很大空間。即使你需要某部分包或程序，也不一定需要其全部。例如有些在線文檔可能不必要，有些GNU Emacs的Elisp文件, 有些X11的字體，或者有些編程庫。如果你不能卸裝包，你可以壓縮。如gzip 或zip 的壓縮程序可以壓縮/解壓文件或文件群。gzexe 系統可以對用戶透明地壓縮/解壓程序 (沒用的程序被壓縮，當被使用時解壓)。實驗中的DouBle 系統對程序透明地壓縮文件系統中的所有文件。(如果你熟悉例如Stacker for MS-DOS等產品，原理是一樣的。)