文件系统

什么是文件系统?详情参考Linux 文件系统(一)---虚拟文件系统VFS----超级块、inode、dentry、file

ext4文件系统的基本结构

  • 超级块
  • 超级块副本
  • I节点(inode) ls -li(查看i节点)
  • 数据块(datablock)du -h

超级块

请参考:超级块的定义

超级快副本

顾名思义,就是超级块的副本。

Inode

理解inode,要从文件储存说起。

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512字节(相当于0.5KB)。

操作系统读取硬盘的时候,不会一个个扇区地读取,这样效率太低,而是一次性连续读取多个扇区,即一次性读取一个"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4KB,即连续八个 sector组成一个 block。

文件数据都储存在"块"中,那么很显然,我们还必须找到一个地方储存文件的元信息,比如文件的创建者、文件的创建日期、文件的大小等等。这种储存文件元信息的区域就叫做inode,中文译名为"索引节点"。

每一个文件都有对应的inode,里面包含了与该文件有关的一些信息。

感觉这里的inode就跟c语言中的指针的功能差不多。

Datablock

datablock,文件的内容都是存放在block中,1个block通常是4K,1个文件(比较大的)可能会占用多个block,但如果文件很少(比如0.1K),也会占用1个block,并且剩余空间不能使用。

Inode和数据块操作

首先通过ls -li查看文件的信息:

huny@huny-PC:~$ ls -li
总用量 248
1717797 -rw-------  1 huny huny    186 10月 29 08:06 2019-10-29-00-06-53.069-VBoxSVC-12857.log
1704766 lrwxrwxrwx  1 huny huny      5 11月 14 21:27 aafile -> afile
1708491 -rw-r--r--  2 huny huny      4 11月 14 21:16 afile
1712123 -rw-r--r--  1 huny huny      4 11月 14 21:17 afile3
1707817 -rw-r--r--  1 huny huny      8 11月 14 21:20 afile4
2228295 drwxr-xr-x  3 huny huny   4096 10月 19 14:44 Android
2100345 drwxr-xr-x  4 huny huny   4096 10月 29 08:37 AndroidStudioProjects
1708491 -rw-r--r--  2 huny huny      4 11月 14 21:16 bfile
3023319 drwxrwxrwx  8 huny huny   4096 11月 12 22:22 blog
1703986 drwxr-xr-x  5 huny huny   4096 11月 16 21:05 Desktop
1703960 drwxr-xr-x  7 huny huny   4096 11月 10 18:12 Documents
1703961 drwxr-xr-x  2 huny huny   4096 11月 16 14:58 Downloads
1836292 drwxr-xr-x 10 huny huny   4096 11月  5 22:11 IdeaProjects
1704989 -rw-r--r--  1 huny huny 167142 11月 12 09:39 java_error_in_STUDIO_18074.log
1703965 drwxr-xr-x  3 huny huny   4096 10月 20 21:21 Music
1714651 -rw-------  1 huny huny    162 11月 14 20:25 nohup.out
1703938 drwxr-xr-x  3 huny huny   4096 10月 20 21:21 Pictures
1707443 lrwxrwxrwx  1 huny huny     36 10月 20 21:34 PlayOnLinux's virtual drives -> /home/huny/.PlayOnLinux//wineprefix/
1717825 -rw-r--r--  1 huny huny      0 10月 27 20:23 stale_outputs_checked
3541458 drwxr-xr-x  3 huny huny   4096 10月 28 23:58 Steam
1703982 drwxr-xr-x  2 huny huny   4096 10月 20 21:21 Videos
2230208 drwxr-xr-x  7 huny huny   4096 11月 13 13:43 个人资料
3023275 drwxr-xr-x  2 huny huny   4096 11月 16 16:57 工具
1703953 drwxr-xr-x  2 huny huny   4096 10月 19 01:44 模板
2887058 drwxrwxrwx  2 huny huny   4096 10月 20 22:32 书
huny@huny-PC:~$ 

在每一行输出的最前面的数字,及文件的inode标识,每个不同的文件的inode都是不同的。然后文件权限后面的数字,标识这个文件的硬链接数(inode对应了多少文件名)

这里跟Inode有关的一些知识:

  • mv改名不会改变i节点,改的是i节点和文件名的对应关系。
  • vim会改变文件的i节点。通过swap文件来操作(为了保证一致性)
  • rm实际是i节点和文件名断开。(所以删除文件才会那么快)
  • ln让更多的文件名连接到这个文件(硬链接)
  • (文件名只存在该父目录下),不能跨越分区使用
  • ln -s(符号链接,也叫软链接。相当于windows的快捷方式)(可以跨文件系统使用)

查看系统内存信息

前面Linux - 进程管理(一)中学过top命令中的输出第四行是关于内存的信息,那么除了top命令方式,还有什么方式可以查看内存信息呢?这时候就可以使用free命令来查看了。

free

用法:

free [-bkmotV][-s <间隔秒数>]

参数说明:

  • -b  以Byte为单位显示内存使用情况。

  • -k  以KB为单位显示内存使用情况。

  • -m  以MB为单位显示内存使用情况。

  • -h  以合适的单位显示内存使用情况,最大为三位数,自动计算对应的单位值。单位有:

    B = bytes
    K = kilos
    M = megas
    G = gigas
    T = teras
    
  • -o  不显示缓冲区调节列。

  • -s<间隔秒数>  持续观察内存使用状况。

  • -t  显示内存总和列。

  • -V  显示版本信息。

示例:

huny@huny-PC:~$ free 
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:       16292804     2007700    10698380      305468     3586724    13664372
Swap:       8388604           0     8388604
huny@huny-PC:~$ 

输出解释:

Mem 行(第二行)是内存的使用情况

Swap 行(第三行)是交换空间的使用情况

total 列显示系统总的可用物理内存和交换空间大小

used 列显示已经被使用的物理内存和交换空间

free 列显示还有多少物理内存和交换空间可用使用

hared 列显示被共享使用的物理内存大小

buff/cache 列显示被 buffer 和 cache 使用的物理内存大小

available 列显示还可以被应用程序使用的物理内存大小。

查看磁盘信息

在Linux中如果要查看磁盘信息,可以使用fdiskdfdu命令来查看。

fdisk

关于fdisk的使用详情参考:linux fdisk 分区、格式化、挂载!

这里我主要是查看各个分区的容量情况。使用fdisk -l

huny@huny-PC:~$ sudo fdisk -l
[sudo] huny 的密码:
Disk /dev/nvme0n1: 238.5 GiB, 256060514304 bytes, 500118192 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: gpt
Disk identifier: 02129907-7AE0-4914-8753-E1CA650EBC79

Device             Start       End   Sectors  Size Type
/dev/nvme0n1p1      2048  16779263  16777216    8G Linux swap
/dev/nvme0n1p2  16779264 226496511 209717248  100G Linux filesystem
/dev/nvme0n1p3 226496512 227522559   1026048  501M EFI System
/dev/nvme0n1p4 227522560 500117503 272594944  130G Linux filesystem


Disk /dev/sda: 477 GiB, 512110190592 bytes, 1000215216 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: gpt
Disk identifier: 31D4B0FB-2F6B-4161-B3DA-D6A68A38B4D9

Device       Start        End   Sectors   Size Type
/dev/sda1     2048    1085439   1083392   529M Windows recovery environment
/dev/sda2  1085440    1290239    204800   100M EFI System
/dev/sda3  1290240    1323007     32768    16M Microsoft reserved
/dev/sda4  1323008 1000214527 998891520 476.3G Microsoft basic data
huny@huny-PC:~$ 

从这个输出可以很明显的看出各个分区的状况。

df

用于显示 Linux系统中各文件系统的硬盘使用情况,包括文件系统所在硬盘分区的总容量、已使用的容量、剩余容量等。

用法:

df [选项] [目录或文件名]

常用参数:

  • -a: 显示所有文件系统信息,包括系统特有的 /proc、/sysfs 等文件系统;
  • -m:以 MB 为单位显示容量;
  • -k: 以 KB 为单位显示容量,默认以 KB 为单位;
  • -h: 使用人们习惯的 KB、MB 或 GB 等单位自行显示容量;
  • -T: 显示该分区的文件系统名称;
  • -i: 不用硬盘容量显示,而是以含有 inode 的数量来显示。

不使用任何参数的 df 命令,默认会将系统内所有的文件系统信息,以 KB 为单位显示出来。

示例如下:

huny@huny-PC:~$ df
文件系统           1K-块     已用      可用 已用% 挂载点
udev             8117948        0   8117948    0% /dev
tmpfs            1629284     1844   1627440    1% /run
/dev/nvme0n1p2 102684472 14399960  83025252   15% /
tmpfs            8146400   228536   7917864    3% /dev/shm
tmpfs               5120        4      5116    1% /run/lock
tmpfs            8146400        0   8146400    0% /sys/fs/cgroup
/dev/nvme0n1p3    512000     6684    505316    2% /boot/efi
/dev/nvme0n1p4 133109576 28142744  98135576   23% /home
tmpfs            1629280       36   1629244    1% /run/user/1000
/dev/sda4      499445756 71739576 427706180   15% /media/huny/881E9BCB1E9BB124
huny@huny-PC:~$ 

输出结果是很显然的,可以清楚的看到各个文件系统的使用信息。

du

用于显示目录或文件的大小。du会显示指定的目录或文件所占用的磁盘空间。

用法及参数参考:Linux du命令

常用:

du -h 文件/目录    #输出文件系统分区使用的情况,例如:10KB,10MB,10GB等
du -s 文件/目录    #显示文件或整个目录的大小,默认单位是KB
du -sh 文件/目录   #查看某一个文件的大小
du -sh * | sort -rh    #查看目录下所有文件的大小并按照大小排序

df与du的区别

**du(disk usage)**是通过搜索文件来计算每个文件的大小然后累加,du能看到的文件只是一些当前存在的,没有被删除的。他计算的大小就是当前他认为存在的所有文件大小的累加和。

**df(disk free)**通过文件系统来快速获取空间大小的信息,当我们删除一个文件的时候,这个文件不是马上就在文件系统当中消失了,而是暂时消失了,当所有程序都不用时,才会根据OS的规则释放掉已经删除的文件, df记录的是通过文件系统获取到的文件的大小,他比du强的地方就是能够看到已经删除的文件,而且计算大小的时候,把这一部分的空间也加上了,更精确了。当文件系统也确定删除了该文件后,这时候du与df就一致了。

df和du统计的数据是不同的: 打个比方,文件是需要放到文件柜里的,就算只有一个文件,也要占用一个文件柜。文件柜占用的空间比文件要大。 df就是统计使用了多少个文件柜。 du则统计实际有多少个文件。 这样下来,df算的就大,du就小。

简单地说,df命令是根据该卷的inode使用情况进行统计的,而du则是累加所有文件的字节数。一个文件就算只有1字节,也要占用一个inode。


参考文章:

Linux 文件系统(一)---虚拟文件系统VFS----超级块、inode、dentry、file

Linux free 命令学习


标题:Linux - 内存和磁盘管理
作者:geektomya
地址:https://blog.zhqy.xyz/articles/2019/11/16/1573916620079.html
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