专题：Windows 到 Linux 之旅：第 6 部分. 使用分区和文件系统

在 Linux 中使用磁盘和设备

级别：初级

Chris Walden (cmwalden-at-us.ibm.com)
电子商务架构师, IBM Developer Relations
2004 年 1 月

IBM 电子商务架构师 Chris Walden 将通过他在 developerWorks 上发表的九篇系列文章来指导您如何在 Linux 环境中运用您的 Windows 操作技巧。在本部分，我们研究了 Linux 的分层目录结构，以及装载和设备。

在 Linux 中文件和存储设备的使用与 Windows 中不同。虽然同样有文件和分层目录结构，但是除此以外您还需要建立一种不同的思维方式。

清单 1. 目录结构

/|-- bin|-- boot|-- dev|-- etc|-- mnt|-- opt| |-- IBM| | |-- WebSphereStudio| | `-- db2| |-- IBMHttpServer|-- root|-- sbin|-- tmp|-- usr| |-- X11R6| | |-- bin| | |-- include| | |-- lib| | |-- man| | `-- share| |-- bin| |-- dict| |-- doc| |-- etc| |-- include| |-- lib| |-- libexec| |-- local| | |-- OpenOffice| | | |-- sbin

没有驱动器字母!
在 Linux 中没有驱动器字母，这确实相当有用。如果您曾经在复杂的网络环境中使用过 Windows 系统，并且运行这个系统的机器带有若干个设备，那么您可能会发现字母表中的字母不够用。在 Linux 中，只有一个文件结构。它以 root (/) 开始，所有的本地文件系统，所有本地设备，以及所有的远程文件系统都表示为这个结构中的子目录。

当 Linux 第一次引导时，它根据 /etc/fstab 文件中的信息构建这个文件结构。Windows 为硬盘驱动器分区和其他存储设备分配驱动器字母，而 Linux 在 root 文件结构中为它们分配目录。这个分层的结构是完全可配置的，并且可以动态地修改。

装载!
将一个设备添加到文件系统中，术语上称为 装载 。Linux 会自动装载一个 / (root) 文件系统。也可能会有一个单独的 /boot 文件系统，其中存放的是核心的内核引导文件。Linux 还将装载一些特殊的文件系统。交换分区并不表示为文件系统的一部分，但是内核会处理它。不过，其他特殊的文件系统，比如 proc，被看作是文件系统的常规部分，可以像普通文件一样对它进行处理。

什么是 /proc? /proc 文件系统是 Windows 思想与 Linux 思想不同之处的极好示例。 /proc 存储的是对正在运行的系统各个方面的虚拟描述。在那里有 IRQ 设置、内存使用、加载的设备驱动器、网络状态等很多信息。甚至有一个叫做 /proc/kcore 的文件，是所有用到的系统内存的虚拟描述。这里的每一个文件都可以像普通文件或二进制文件一样解析。可以编写某些文件来改变运行着的内核的行为，而不用重新引导。例如，为打开系统中启用的第一个以太网设备的 IP 转发，您可以使用一个文件命令： echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/forwarding 这种系统的主要好处在于，您只需要使用简单的脚本技术，就可以对您的正在运行的系统进行深入而有效的操作。

其他文件系统，比如可移动的媒体或者远程文件系统，需要手工装载。装载一个文件系统时，您需要知道在 Linux 中对它进行引用的正确方法，还需要有一个空目录作为 装载点。对于可移动媒体，Linux 可能在安装时就为您创建了装载点。在 Red Hat Linux 中，cdrom 设备被设置装载到 /mnt/cdrom 目录。也就是说，当您将一张 CD 放入 CDROM 设备后，输入命令：

mount /mnt/cdrom

CD 就会被添加到文件系统中，CDROM 设备会被锁定以使它不会被意外弹出。只需要到 /mnt/cdrom 目录就可以访问 CD 中的内容。当不再使用 CD 时，您可以用下面的命令将它从文件系统中移除：

umount /mnt/cdrom

/mnt/cdrom 目录将变空，CDROM 设备的锁定被解除。您现在可以安全地弹出 CD。对其他可移动媒体也是如此，比如软盘驱动器 (/mnt/floppy)。

运行不带参数的 mount 命令会显示出当前已装载的文件系统。

为什么都需要加锁？ 不要忘记，Linux 不仅是多用户的，而且是多会话的。也就是说几个用户可以同时登录到系统中、运行程序、使用资源。这与 Windows 中的登录后使用共享文件不同。每一个用户都可以像自己坐在控制台前一样使用系统。为了保持稳定，Linux 不允许任意释放当前正在使用的文件系统，通过锁定 CD，在直到没有人再使用之前 CD 不会被弹出。

/etc/fstab 文件
设备与其装载点之间的关联关系在 /etc/fstab 中配置。这个文件可以直接修改，也可以由管理工具来维护。下面是一个 /etc/fstab 示例：

理解 /etc/fstab

/dev/hda5		ext3	defaults	1 1
/dev/hda2	/boot	ext3	exec,dev,duid,rw	1 2
/dev/hda6	swap	swap	defaults	0 0
/dev/scd0	/mnt/cdrom	auto	ro,noauto,exec	0 0
none	/dev/pts	devpts	id=5,mode=620	0 0
none	/proc	proc	defaults	0 0
none	/dev/shm	tmpfs	defaults	0 0

每一行表示一个要装载的文件系统。第一列指出的是要装载的设备。第二列是装载点，也就是设备在文件系统中的位置。第三列指出了文件系统的类型。第四列是处理文件系统的选项。最后一列是文件系统的标志位。第一个数字是 1 或者 0，指定系统是否应该用 dump（系统备份的一个选项）进行复制。第二个数字是 0、1 或者 2，指定了在引导时检查文件系统的次序。0 表示完全不检查。1 表示要最先检查， root (/) 文件系统需要指定为 1。其他文件系统应该是 2。

在上面列出的 fstab 文件中，root 文件系统位于第一个 IDE 硬盘驱动器的第五个分区中，这个分区是扩展分区的第一个逻辑驱动器。/boot 文件系统位于第一个 IDE 硬盘驱动器的第二个主分区中，其中存放的是内核启动文件。交换分区位于第一个 IDE 硬盘驱动器的第六个分区，也就是扩展分区的第二个逻辑驱动器。列表中的其他文件系统相应的设备是“none”。我们马上就要阐述这一问题。现在我们先来关注物理磁盘。

什么都是文件 在 Linux 中，文件系统由类似于文件的名称来表示。在 /dev 目录下的所有文件都是称为 nodes 的特殊文件，它们通过设备驱动程序链接到物理设备。这就使得您可以做一些有趣的事情。例如，为制作一张 CD 的 ISO 映像，您可以使用 cp (copy) 命令： cp /dev/cdrecorder MyCD.iso 这样复制的是一个二进制映像而不是 CD 的文件结构。 以文件为中心的方法还允许您可以为设备名称指定有意义的别名。例如，通常有一个叫做 /dev/cdrom 的别名，指向物理 CDROM 设备，而这个设备通常是 /dev/hdc。 一旦创建了别名，您就可以通过 /dev/cdrom 访问那个设备，这样更好记。别名技术还允许您标准化脚本，使这些脚本可以在物理配置不同的系统上使用。

第四列中的选项将随文件系统类型而不同。在上面的例子中，/ 和 /boot 的装载选项为“default”。也就是说，它们使用异步 I/O 以可读写方式自动装载。只有 root 可以装载或者缷载设备，但是用户可以执行二进制文件和使用“sticky bit”（稍后介绍）。文件系统将被作为块字符设备来处理。然而，对 /mnt/cdrom 来说，选项就不同了。它不会被自动装载，并且将会作为只读文件系统装载。用户将可以在该文件系统中执行脚本和程序。

添加文件系统
在 /etc/fstab 文件中添加新的一行，您就可以将文件系统添加到 /etc/fstab。作为一个实际的例子，我有一个 RAID 设备，存储的是部门所用到的文件资源。这个设备中只有数据文件，并且保持与操作系统分离，这样在出现硬件故障时可以将它转移到另一个系统。RAID 已经配置好，在 Linux 中识别为 /dev/sdc，即第三个 SCSI 设备。在第一个分区上创建了带日志的 ext3 文件系统，这样我们通过 /dev/sdc1 就可以访问它。我希望在计算机引导时自动将这个 RAID 装载到文件系统中。

我在 /etc/fstab 中添加了如下一行：

/dev/sdc1 /data ext3 defaults 0 0

这样在引导时 RAID 就会像 / 和 /boot 系统一样被装载。现在我只要再创建一个目录作为指定的装载点：

mkdir /data

一旦创建了这个空目录，我们可以将文件系统装载到它：

mount /data

RAID 现在关联到了 /data。如果系统被重新引导，/data 将自动装载。

分区
在 Linux 中分区与 Windows 中本质上相同。控制台命令 fdisk 可以创建和管理分区。当您使用 fdisk 时，您必须指明它要操作哪个设备。可使用命令 fdisk -l 来查看可用设备。

清单 2. 使用 fdisk

[root@cmw-t30 root]# fdisk -lDisk /dev/hda: 240 heads, 63 sectors, 7752 cylindersUnits = cylinders of 15120 * 512 bytes Device Boot Start End Blocks Id System/dev/hda1 1 8 60448+ 8e Linux LVM/dev/hda2 9 15 52920 83 Linux/dev/hda3 * 16 1403 10493280 c Win95 FAT32 (LBA)/dev/hda4 1404 7751 47990880 f Win95 Ext'd (LBA)/dev/hda5 1404 5565 31464688+ 83 Linux/dev/hda6 5566 5635 529168+ 82 Linux swap/dev/hda7 5636 7751 15996928+ b Win95 FAT32

上面的清单来自于一台膝上型电脑，所以它显示的结构与服务器有些不同。它显示了一个有若干个分区的 IDE 硬盘驱动器。如果有其他设备，同样也将会被列出。例如，第二个 IDE 硬盘驱动器可能会显示为 /dev/hdb。

指定一个设备再次运行 fdisk，您会得到一个简短的提示。

清单 3. 对一个设备运行 fdisk

[root@cmw-t30 root]# fdisk /dev/hdaThe number of cylinders for this disk is set to 7752.There is nothing wrong with that, but this is larger than 1024,and could in certain setups cause problems with:1) software that runs at boot time (e.g., old versions of LILO)2) booting and partitioning software from other OSs (e.g., DOS FDISK, OS/2 FDISK)Command (m for help):

输入“m”可以查看命令菜单。您可以使用“p”来显示当前的分区表。您可以创建、删除和修改现有分区的类型。“l”将为您列出可用分区类型的完全列表。用“w”将您的修改写入到分区表并退出程序，或者使用“q”不保存修改而退出。一些修改会立即生效。有一些修改需要系统重新引导方能生效。

Linux 下的分区规则与 Windows 中相同。您可以使用 4 个主分区，每个都可以成为扩展分区。

文件系统类型
Linux 可以处理内核所能识别的任何文件系统类型。相当多的类型是默认编译到内核中的，并且可以再添加新的文件系统。下面是一些重要的文件系统类型：

• ext2：标准 Linux 文件系统
• ext3：带日志的标准 Linux 文件系统
• vfat：Microsoft 的 Fat32 文件系统
• jfs：IBM 的日志文件系统
• reiserfs：另一个流行的日志文件系统

日志节约时间，保全数据 日志文件系统有助于在非正常关闭时保护数据。如果一个卷没有缷载就被关闭，可能还遗留下未完成的工作，以及处于 in-between 状态的文件。在典型的文件系统中，需要对这个卷进行全面的检查，对较大的卷来说这需要比较长的时间。日志文件系统会对磁盘的每一个写操作的事务记录保持一段时间（比如 5 秒）。当这个卷没有被完全地缷载时，文件系统只需要回滚到最后一个已知的正常状态。原来恢复一个卷需要 20 分钟时间，现在只需要几秒!

格式化分区
分区创建完成后，用适当版本的 mkfs 命令对其进行格式化。文件系统将有其自己版本的 mkfs ，比如 mkfs.ext2 或者 mkfs.ext3。这些助手脚本让您可以只需要指定分区就可以创建一个文件系统。下面是一些例子：

清单 4. 使用 mkfs

# Create an ext2 file system on the third # parition of the first IDE hard drivemkfs.ext2 /dev/hda3 # Create an ext3 file system on the first # partition of the 2nd SCSI hard drivemkfs.ext2mkfs.ext3 /dev/sdb1 # Create a jfs file system in an extended # partition on the first IDE hard drive.mkfs.jfs /dev/hda5

有一些高级的参数会影响分区如何格式化，但是对通常的用途来说，使用默认的参数就可以了。一旦分区经过了格式化，它就可以装载到 / 文件系统中。一个文件系统必须在被缷载后才可以重新格式化。

其他文件系统工具
让我们来看一看其他有用的工具。

控制台工具
有几个工具可以查看磁盘和文件系统的状态。

df
df 表示“disk free”。它会报告装载的文件系统上已用的和可用的磁盘空间的大小。有用的开关：

检查磁盘空间

df -h	人类可读的格式；以易读的 k、M、G 而不是以字节为单位来显示文件的大小
df -l	仅列出本地文件系统；默认情况下，远程文件系统也会被列出

du
du 表示“disk usage”。它会报告特定的文件和每个子目录 (参数中指定的目录) 所使用的磁盘空间大小。有用的开关：

检查磁盘使用情况

du -a	列出所有文件所占的空间，而不仅是目录
du -h	人类可读的格式；以易读的 k、M、G 而不是以字节为单位来显示文件的大小
du -c	在所有的参数处理完成后输出一个总计；可以用来得到给定的一组文件或目录所占的总的磁盘空间
du -s	只显示出每个参数指定的文件大小的总和

fsck
这个程序用来检查和修复文件系统，相当于 Windows 中的 chkdsk。如同 mkfs 一样，对应不同的文件系统类型它有不同的版本。 fsck 必须运行于已缷载的卷上，虽然除非是在文件系统没有缷载完全的时候，否则很少会用到它。 man fsck 和 info fsck，以及本文最后的 参考资料 中都提供了详细的资料。

Webmin
Webmin 有一些工具用于管理文件系统和分区。

图 1. Webmin 分区工具

硬件、本地磁盘上的分区
每一个磁盘和分区以及它们的使用情况都被显示出来。点击一个文件系统可以查看详细信息。对于已卸载的分区，可以编辑它的类型，以及格式化它的文件系统。

系统、磁盘和网络文件系统
装载的和卸载的文件系统都在 /etc/fstab 中列出。普通文件系统类型有一个用于创建条目的向导。没有识别出的文件系统类型可以在这里装载和缷载，但是只能手工编辑 /etc/fstab。大多数服务器文件系统在这里都可以很好地处理。

完整的体系是分区的总和
虽然在 Linux 中对分区和文件系统的管理与 Windows 中有很多类似之处，但是从驱动器字母过渡到完全的分层树可能还需要作一些调整。因此，有一些健壮的控制台工具可以使用这些功能及 /etc 目录下的配置文件。Webmin 等基于浏览器的前端提供了一些有用的工具。

参考资料

• 阅读 Windows 到 Linux 之旅系列文章 的其他部分（ developerWorks, 2003 年 11 月）。
  
  
• Linux Partition HOWTO 深入讨论了分区的机制，并详细介绍了可用的工具。
  
  
• 虽然 Linux Administration Made Easy 是一个比较老的参考资料，不过它还是有用的，因为 Linux 通常的程序和技术仍然一致。
  
  
• Multi Disk System Tuning HOWTO 描述了 Linux 中如何最好地使用多个磁盘和分区。
  
  
• “安装和配置 SuSE Linux Enterprise Server（SLES）8”介绍了如何安装和配置 SuSE Linux Enterprise Server (SLES) 8，包括使用 YaST 进行图形化配置的步骤。
  
  
• Linux System Administrator's Guide 是为新手准备的 Linux 系统管理介绍。
  
  
• developerWorks 教程 “LPI certification 101 exam prep, Part 4: Advanced administration” 中页介绍了文件系统、quotas 等内容。
  
  
• IBM developerWorks 系列文章 高级文件系统实现者指南 关注的是高级主题，不过也向您介绍了 Linux 下可用的不同文件系统。
  
  
• 通过 IBM developerWorks 文章 使虚拟文件系统工作 来学习如何在您的代码中使用虚拟文件系统。
  
  
• 格式化一个新系统？请首先阅读来自 IBM developerWorks 的两篇文章：“Partition planning tips”和“在系统工作时调整分区”。
  
  
• IBM developerWorks 的“双引导 Linux”一文向您介绍了如何容易地在一台机器上同时安装 Windows 和 Linux。
  
  
• IBM developerWorks 文章“Maximum swappage”可以帮助您提高 Linux 服务器的交换分区的性能。
  
  
• Linux Loader，或者说是 LILO，已经被取代了! 阅读 developerWorks 教程“GRUB 入门”了解全部情况。
  
  
• 当您学习了 IBM developerWorks 上的“在 Linux 上烧录 CD”指导文章后，就可以在 Linux 上轻松烧制光盘。
  
  
• Linux Documentation Project 的 Introduction to Linux 指导的 第 3 章 讲述了文件权限和安全。
  
  
• Linux 用户技术 FAQ 也可以帮助您顺利地从 Windows 过渡到 Linux。
  
  
• 要开始在 Linux 上使用 IBM 的软件产品， 为您的 Linux 应用开发加油提速 将为您提供最好的参考资料。您可以找到关于 DB2、Lotus Domino、WebSphere Application Server、WebSphere Studio 等多种应用软件的安装提示和参考资料。您还可以登录获得免费的 Linux Software Evaluation Kit，里面有试用软件和培训资料。
  
  
• 在 developerWorks Linux 专区可以找到更多 为 Linux 开发者准备的参考资料。
  
  

关于作者 Chris Walden 是位于德克萨斯州奥斯汀的 IBM Developer Relations Technical Consulting（也称为 dragonslayers）的一名电子商务架构师，该公司为 IBM 商业伙伴提供教育、实现和咨询。他致力于 Linux 相关工作，一有机会就向身边的人宣传 Linux 的种种好处。除了完成他的架构师的职责之外，他还精通 Linux 基础设施服务器的各个领域，包括混合平台用户环境下的文件、打印以及其他应用服务等等。Chris 有 10 年的计算机行业经验，从现场支持到 Web 应用开发和顾问，各个领域他都曾涉足。您可以通过 cmwalden-at-us.ibm.com 与 Chris 联系。