10磁盘管理

项目10 磁盘管理 任务描述： 你是某公司的网络管理员，公司的内部办公网使用RHEL5作为文件服务器。为了合理有效地利用磁盘空间，需要对用户可以使用磁盘空间进行相应的管理，如所示： 表10-1 磁盘空间的管理 行政部 Rain,adm1,adm2 技术部 Snow,tech1,tech2 市场部 Sun,mk1,mk2 总经理：tom 副总经理;john     要求： 1. 所有员工每人只能使用100MB的磁盘空间，并且不允许其使用超过限制范围的磁盘空间，并且存放在空间内的文件数量不能超过50个。 2. 副总经理“john”只能使用800M的磁盘空间，并且不允许其使用超过限制范围的磁盘空间，不对文件数量进行限制。 3. 总经理“tom”无限制 任务目标： ● 掌握分区类型 ● 掌握文件系统管理常用命令 ● 掌握磁盘管理常用命令 ● 掌握磁盘配额的设置 任务重点： ● 文件系统管理常用命令 ● 磁盘管理常用命令 ● 磁盘配额的设置 任务难点： ● 磁盘配额的设置 知识准备： 10.1.1 文件系统概述 文件系统指文件存在的物理空间。在Linux系统中，每个分区都是一个文件系统， 都有自己的目录层次结构。Linux的最重要特征之一就是支持多种文件系统，这样它更加灵活，并可以和许多其他种操作系统共存。Virtual  File System(虚拟文件系统)使得Linux 可以支持多个不同的文件系统。由于系统已将Linux文件系统的所有细节进行了转换，所以Linux核心的其他部分及系统中运行的程序将看到统一的文件系统。Linux的虚拟文件系统允许用户同时能透明地安装许多不同的文件系统。虚拟文件系统是为Linux用户提供快速且高效的文件访问服务而的。 随着Linux的不断发展，它所支持的文件格式系统也在迅速扩充。特别是Linux 2．4 内核正式推出后，出现了大量新的文件系统，其中包括日志文件系统ext3、ReiserFs、 XFSJFS和其他文件系统。Linux系统核心可以支持十多种文件系统类型：JFS、ReiserFS、ext、ext2、ext3、IS09660、XFS、MinX、MSDOS、UMSDOS、VFAT、NTFS、HPFS、NFS、SMB、SysV、PROC等。 下面对一些文件系统进行简单介绍。 (1)ext ext是第一个专门为开发的Linux的文件系统类型，叫做扩展文件系统。它是1992年4月完成的，对Linux早期的发展产生了重要作用。但是，由于其在稳定性、速度和兼容性上存在在许多缺陷，现在已经很少使用了。 (2)ext2文件系统 ext2文件系统应该说是Linux正宗的文件系统，早期的Linux都是用ext2，但随着技术的发展，大多Linux的发行版本目前并不用这个文件系统了；比如Red hat和Fedora大多都建议用ext3，ext3文件系统是由ext2发展而来的。 (3)ext3文件系统 由ext2文件系统发展而来；ext3是由开放资源社区开发的日志文件系统，早期主要开发人员是Stephen Tweedie。ext3被设计成是ext2的升级版本，尽可能地方便用户从ext2  向ext3迁移。ext3在ext2的基础上加入了记录元数据的曰志功能，努力保持向前和向后的兼容性，也就是在目前ext2的格式之下再加上日志功能。和ext2相比，ext3提供了更佳的安全性，这就是数据日志和元数据日志之间的不同。ext3是一种日志式文件系统，曰志式文件系统的优越性在于由于文件系统都有快取层参与运作，如不使用时必须将文件系统卸F，以便将快取层的资料写回磁盘中。因此，每当系统要关机时，必须将其所有的文件系统全部卸下后才能进行关机。如果在文件系统尚未卸下前就关机(如停电)，那么重开机后就会造成文件系统的资料不一致，故这时必须做文件系统的重整工作，将不一致与错误的地方修复。然而，这个过程是相当耗时的，特别是容量大的文件系统不能百分之百保证所有的资料都不会流失，特别在大型的服务器上可能会出现问题。除了与ext2兼容之外，ext3还通过共享ext2的元数据格式继承了ext2的其他优点。比如， ext3用户可以使用一个稳固的fsck工具。由于ext3基于ext2的代码，所以它的磁盘格式和ext2的相同，这意味着一个干净卸装的ext3文件系统可以作为ext2文件系统毫无问题地重新挂装。如果现在使用的是ext2文件系统，并且对数据安全性要求很高，建议考虑升级使用ext3。 ext3最大的缺点是，它没有现代文件系统所具有的、能提高文件数据处理速度和解乐的高性能。 (4)ReiserFS文件系统    ReiserFS被看做是一个更加激进和现代的文件系统。传统的Unix文件系统是按磁盘块来进行空间分配的，对于目录和文件等的查找使用了简单的线性查找。这些设计在当时足合适的，但随着磁盘容量的增大和应用需求的增加，传统文件系统在存储效率、速度和功能上已显得落后。Reiser4提供对事务的支持。ReiserFS突出的地方还在于其设计上着眼于实现一些未来的插件程序，这些插件程序可以提供访问控制列表、超级链接，以及一些其他非常不错的功能。 ReiserFS一个最受批评的缺点是，每升级一个版本都要将磁盘重新格式化一次，而且它的安全性能和稳定性与ext3相比有一定的差距。因为ReiserFS文件系统还不能正确处理超长的文件目录，如果创建一个超过768字符的文件日录，并使用ls命令或其他echo命令，将有可能导致系统挂起。 (5)JFS JFS是一种提供日志的字节级文件系统。该文件系统主要是为满足服务器(从单处理器系统到高级多处理器和群集系统)的高吞吐量和可靠性需求而设计、开发的。JFS文件系统是为面向事务的高性能系统而开发的。在IBM的AIX系统上，JFS经过较长时间的测试，结果表明它是可靠、快速和容易使用的。2000年2月，IBM宣布在一个开放资源许可证下移植Linux版本的JFS文件系统。JFS也是一个有大量用户安装使用的企业级文件系统，具有可伸缩性和健壮性。与非日志文件系统相比，它的突出优点是快速重启能力，JFS能够在几秒或几分钟内就把文件系统恢复到一致状态。虽然JFS主要是为满足服务器(从单处理器系统到高级多处理器和群集系统)的高吞吐量和可靠性需求而设计的，但还可以用于想得到高性能和可靠性的客户机配置，因为在系统崩溃时JFS能提供快速文件系统重启时间，所以它是因特网文件服务器的关键技术。使用数据库日志处理技术， JFS能在几秒或几分钟之内把文件系统恢复到一致状态。而在非日志文件系统中，文件恢复可能花费几小时或几天。 JFS的缺点是，使用JFS日志文件会使系统性能有一定损失，系统资源占用的比率也偏高，因为当它保存一个日志时，系统需要写许多数据。 (6)XFS XFS是一种非常优秀的日志文件系统，它是由SGI于20世纪90年代初开发的。XFS推出后被业界称为先进的、最具可升级性的文件系统技术。它是一个全64位、快速、稳固的日志文件系统，多年用于SGI的IRIX操作系统。当SGI决定支持Linux社区时，它将关键的基本架构技术授权于Linux，以开放资源形式发布了他们自己拥有的XFS的源代码，并开始进行移植。此项工作进展得很快，目前已进入beta版阶段。作为一个64位文件系统，XFS可以支持超大数量的文件(9000 GB×l GB)，可在大型2D和3D数据方面提供显著的性能。XFS有能力预测其他文件系统薄弱环节，同时提供了在不妨碍性能的情况下增强可靠性和快速的事故恢复功能。 XFS可为Linux和开放资源社区带来如下新特性。 1)可升级性XFS被设计成可升级，以面对大多数的存储容量和I／O存储需求；可处理大型文件和包含巨大数量文件的大型目录，以满足21世纪快速增长的磁盘需求。XFS有能力动态地为文件分配索引空间，使系统形成高效支持大数量文件的能力。在它的支持下，用户可使用的文件远远大于现在最大的文件系统。 2)优秀的I／O性能，典型的现代服务器使用大型的条带式磁盘阵列，以提供达数GB／秒的总带宽。XFS可以很好地满足I／O请求的大小和并发I／O请求的数量。XFS可作为 root文件系统，并被LILO支持，也可以在NFS服务器上使用，并支持软件磁盘阵列(RAID)和逻辑卷管理器(Logical Volume Manager，LVM)。 由于XFS比较复杂，实施起来有一些难度(包括人员培训等)，所以目前XFS主要应用于Linux企业的高端。 (7)GFS2(Global File System 2) GFS是一种用于集群的文件系统。GFS2是一个基于GFS文件系统的先进的新系统。虽然GFS2的所有功能现在都可以实现，但它当前还不适合于在实际的生产环境中实施。GFS2在红帽企业Linux 5．0的更新版本中被完全支持。数据转换应用程序(gfs2_convert)可以对GFS文件系统的元数据进行更新，把它转换为一个GFS2文件系统。 (8)ext4 新的文件系统将支持高达1024 PB的容量(1P=250)，如果空洞的数字没有办法想象，可以看看IBM为美国劳伦斯物理实验室构建的BlueGene／L超级计算机，它的总存储空间也只有1PB，另外还有一些著名的存储网络有如此高的存储容量。 另外，在ext4中，将支持文件连续写入，也就是说，在文件创建的时候，将为它创建一个连续的存储空间，这样，假如要再在该文件中写入东西，就可以在连续空间中写入，这样就意味着减少了文件的碎片和提高了驱动器的性能。 这个功能不仅仅出现在ext4中，也已经出现在Reiser4和IBM的JFS文件系统中，分别被用在Linux和AIX中。 就像许多其他的现代文件系统一样，ext4也是一种日志文件系统，在性能、备份和灾难恢复中起到重要的作用。 ext4兼容ext3，就是说，可以将ext4的分区以ext3加载，但是将失去它的连续写入功能。目前该文件系统出现在了Linux内核2.16.19rcl—mml版本中。 缺点就是旧内核不能识别使用ext4的磁盘。 (9)SWAP SWAP是一个极为特殊的文件系统格式。Linux中的变换空间(SWAP space)在物理内存(RAM)被充满时使用。如果系统需要更多的内存资源，而物理内存已经充满，内存中不活跃的页就会被移到交换空间去。交换空间位于硬盘驱动器上，它比进入物理内存要慢。 交换空间可以是一个专用的交换分区，交换文件，或两者的组合。