Linux-Ch06

Linux-Ch06 文件系统与系统引导

磁盘与文件系统

磁盘基本原理

• Linux系统中的所有设备都被抽象成文件，存在/dev目录下
• 分区：将一个硬盘在逻辑上分为几个区，每个区当成独立的磁盘使用，主流的分区技术有MBR和GPT
• Linux中分区被表示为：设备名称+分区号，如sda1

MBR：

Master Boot Record，建立在BIOS技术基础上的传统分区机制

• 支持32位和64位系统
• 支持分区数量有限（4个主分区）
• 寻址空间为32位，最大支持2TB的硬盘

GPT：

GUID Partition Table，建立在UEFI技术基础上的新分区机制。

• 解决MBR机制的缺点

• 必须使用64位系统

• 支持超过2TB的硬盘

文件系统

• 磁盘分区上创建文件系统的过程称为格式化

• 操作系统必须通过文件系统才能实现对数据和文件的管理

• 常见文件系统有：fat、fat32、ntfs、ext2-4、xfs、HFS等

将一个新磁盘添加到Linux系统需要三个步骤：

1. 使用fdisk（gdisk）命令进行磁盘管理

2. 对分区指定文件系统（mke2fs），du命令查看

3. 挂载文件系统（mount命令）

   磁盘分区设置好文件系统后必须挂载到一个目录下才能使用

索引式文件系统

Ext2文件系统

• 超级区块：记录文件系统的整体信息
• inode：记录文件的属性，一个文件占用一个inode
• 数据区块：实际保存文件的内容，一个文件可能占用一个或多个数据区块

ln命令：创建和使用链接文件

磁盘阵列

RAID，Redundant Arrays of Inexpensive Disks

• 通过将多个较小的磁盘整合成一个大磁盘的技术
• 整合后的大磁盘称磁盘阵列，可用于储存数据、备份、迁移、容错等用途
• RAID-0、RAID-1、RAID 0+1、RAID 1+0、RAID 5等类型

关键概念和技术：

• 镜像：一种冗余技术，为磁盘提供保护功能，防止磁盘发送故障而造成数据损失
• 数据条带：将数据以块的方式分布存储在多个磁盘中，从而可以对数据进行并发处理
• 数据校验：检测数据错误，在能力允许的前提下进行数据重构

Linux系统引导和启动

系统引导的基本概念

现代操作系统的启动一般分两个阶段：系统引导和系统启动

• 系统引导：开始于打开计算机电源，结束于内核初始化完成
• 系统启动：init或systemd进程接管工作，运行相关程序，直到用户可以操作计算机

LInux系统引导流程：

1. 通电自检：BIOS/POST程序
2. 主引导记录MBR
3. 引导程序GRUB
4. 加载操作系统内核
5. 运行第一个进程init或systemd

init进程机制和systemd机制

init启动机制：

• 将启动进程分为三种类型：init进程、独立启动进程和超级守护进程

• init机制启动其他服务范例：

  sudo /etc/init.d/apache2 start
  # 或
  service apache2 start

• 缺点：启动时间长，因为是串行启动；启动脚本复杂

systemd机制：解决init机制的缺点：

• systemd管理单一服务：

  systemctl [命令] [服务名]
  # 例子
  sysemctl start apache
  
  # start：启动服务
  # stop：停止服务
  # restart：重启服务
  # reload：不关闭服务的前提下重新加载配置文件
  # enable：设置开机启动
  # disable：设置开机不启动

• systemd管理多个服务

  systemctl [命令] [--type=类型] [--all]
  # 命令：
  # list-units：列出所有已经启动的服务
  # list-unit-files：列出所有已经启动的服务及相关文件列表