Linux 文件系统操作与磁盘管理

基本操作

使用 df 命令查看磁盘的容量

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$ df
$ df -h

使用 du 命令查看目录的容量

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# 默认同样以 blocks 的大小展示
$ du 
# 加上`-h`参数，以更易读的方式展示
$ du -h
# 只查看1级目录的信息
$ du -h -d 0 ~
# 查看2级
$ du -h -d 1 ~

du -h #同--human-readable 以K，M，G为单位，提高信息的可读性。
du -a #同--all 显示目录中所有文件的大小。
du -s #同--summarize 仅显示总计，只列出最后加总的值。

简单的磁盘管理

dd 命令简介

dd命令从标准输入读入用户输入到标准输出或者一个文件

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# 输出到文件
$ dd of=test bs=10 count=1 # 或者 dd if=/dev/stdin of=test bs=10 count=1
# 输出到标准输出
$ dd if=/dev/stdin of=/dev/stdout bs=10 count=1

# bs（block size）用于指定块大小（缺省单位为 Byte，也可为其指定如'K'，'M'，'G'等单位）.
# count用于指定块数量。

# 将输出的英文字符转换为大写再写入文件
$ dd if=/dev/stdin of=test bs=10 count=1 conv=ucase

使用 dd 命令创建虚拟镜像文件

通过上面一小节，你应该掌握了dd的基本使用，下面就来使用dd命令来完成创建虚拟磁盘的第一步。

从/dev/zero设备创建一个容量为 256M 的空文件：

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$ dd if=/dev/zero of=virtual.img bs=1M count=256
$ du -h virtual.img

然后我们要将这个文件格式化（写入文件系统），这里我们要学到一个（准确的说是一组）新的命令来完成这个需求。

使用 mkfs 命令格式化磁盘（我们这里是自己创建的虚拟磁盘镜像）

你可以在命令行输入 sudo mkfs 然后按下Tab键，你可以看到很多个以 mkfs 为前缀的命令，这些不同的后缀其实就是表示着不同的文件系统，可以用 mkfs 格式化成的文件系统。

我们可以简单的使用下面的命令来将我们的虚拟磁盘镜像格式化为ext4文件系统：

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$ sudo mkfs.ext4 virtual.img

可以看到实际 mkfs.ext4 是使用 mke2fs 来完成格式化工作的。mke2fs 的参数很多，不过我们也不会经常格式化磁盘来玩，所以就掌握这基本用法吧，等你有特殊需求时，再查看 man 文档解决。

如果你想想知道 Linux 支持哪些文件系统你可以输入ls -l /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs（我们的环境中无法查看）查看。

使用 mount 命令挂载磁盘到目录树

用户在 Linux/UNIX 的机器上打开一个文件以前，包含该文件的文件系统必须先进行挂载的动作，此时用户要对该文件系统执行 mount 的指令以进行挂载。通常是使用在 USB 或其他可移除存储设备上，而根目录则需要始终保持挂载的状态。又因为 Linux/UNIX 文件系统可以对应一个文件而不一定要是硬件设备，所以可以挂载一个包含文件系统的文件到目录树。

Linux/UNIX 命令行的 mount 指令是告诉操作系统，对应的文件系统已经准备好，可以使用了，而该文件系统会对应到一个特定的点（称为挂载点）。挂载好的文件、目录、设备以及特殊文件即可提供用户使用。

我们先来使用mount来查看下主机已经挂载的文件系统：

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$ sudo mount

输出的结果中每一行表示一个设备或虚拟设备,每一行最前面是设备名，然后是 on 后面是挂载点，type 后面表示文件系统类型，再后面是挂载选项（比如可以在挂载时设定以只读方式挂载等等）。

那么我们如何挂载真正的磁盘到目录树呢，mount命令的一般格式如下：

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mount [options] [source] [directory]

一些常用操作：

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mount [-o [操作选项]] [-t 文件系统类型] [-w|--rw|--ro] [文件系统源] [挂载点]

我们现在直接来挂载我们创建的虚拟磁盘镜像到/mnt目录：

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$ mount -o loop -t ext4 virtual.img /mnt 
# 也可以省略挂载类型，很多时候 mount 会自动识别

# 以只读方式挂载
$ mount -o loop --ro virtual.img /mnt
# 或者mount -o loop,ro virtual.img /mnt
使用 umount 命令卸载已挂载磁盘

# 命令格式 sudo umount 已挂载设备名或者挂载点，如：
$ sudo umount /mnt

不过遗憾的是，由于我们环境的问题（环境中使用的 Linux 内核在编译时没有添加对 Loop device的支持），所以你将无法挂载成功：

另外关于 loop 设备,你可能会有诸多疑问，那么请看下面来自维基百科/dev/loop的说明：

在类 UNIX 系统中，/dev/loop（或称vnd （vnode disk）、lofi（循环文件接口））是一种伪设备，这种设备使得文件可以如同块设备一般被访问。

在使用之前，循环设备必须与现存文件系统上的文件相关联。这种关联将提供给用户一个应用程序接口，接口将允许文件视为块特殊文件（参见设备文件系统）使用。因此，如果文件中包含一个完整的文件系统，那么这个文件就能如同磁盘设备一般被挂载。

这种设备文件经常被用于光盘或是磁盘镜像。通过循环挂载来挂载包含文件系统的文件，便使处在这个文件系统中的文件得以被访问。这些文件将出现在挂载点目录。如果挂载目录中本身有文件，这些文件在挂载后将被禁止使用。
使用 fdisk 为磁盘分区（关于分区的一些概念不清楚的用户请参看主引导记录）

同样因为环境原因中没有物理磁盘，也无法创建虚拟磁盘的原因我们就无法实验练习使用该命令了，下面我将以我的物理主机为例讲解如何为磁盘分区。

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# 查看硬盘分区表信息
$ sudo fdisk -l

输出结果中开头显示了我主机上的磁盘的一些信息，包括容量扇区数，扇区大小，I/O 大小等信息。

我们重点开一下中间的分区信息，/dev/sda1，/dev/sda2 为主分区分别安装了 Windows 和 Linux 操作系统，/dev/sda3 为交换分区（可以理解为虚拟内存），/dev/sda4 为扩展分区其中包含 /dev/sda5，/dev/sda6，/dev/sda7，/dev/sda8 四个逻辑分区，因为主机上有几个分区之间有空隙，没有对齐边界扇区,所以分区之间的不是完全连续的。

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# 进入磁盘分区模式
$ sudo fdisk virtual.img

在进行操作前我们首先应先规划好我们的分区方案，这里我将在使用 128M（可用 127M 左右）的虚拟磁盘镜像创建一个 30M 的主分区剩余部分为扩展分区包含 2 个大约 45M 的逻辑分区。

操作完成后输入p查看结果如下:

最后不要忘记输入w写入分区表。

使用 losetup 命令建立镜像与回环设备的关联

同样因为环境原因中没有物理磁盘，也没有 loop device 的原因我们就无法实验练习使用该命令了，下面我将以我的物理主机为例讲解。

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$ sudo losetup /dev/loop0 virtual.img
# 如果提示设备忙你也可以使用其它的回环设备，"ls /dev/loop*"参看所有回环设备

# 解除设备关联
$ sudo losetup -d /dev/loop0

然后再使用mkfs格式化各分区（前面我们是格式化整个虚拟磁盘镜像文件或磁盘），不过格式化之前，我们还要为各分区建立虚拟设备的映射，用到kpartx工具，需要先安装：

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$ sudo apt-get install kpartx
$ sudo kpartx -av /dev/loop0

# 取消映射
$ sudo kpartx -dv /dev/loop0

接着再是格式化，我们将其全部格式化为 ext4：

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$ sudo mkfs.ext4 -q /dev/mapper/loop0p1
$ sudo mkfs.ext4 -q /dev/mapper/loop0p5
$ sudo mkfs.ext4 -q /dev/mapper/loop0p6

格式化完成后在/media目录下新建四个空目录用于挂载虚拟磁盘：

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$ mkdir -p /media/virtualdisk_{1..3}
# 挂载磁盘分区
$ sudo mount /dev/mapper/loop0p1 /media/virtualdisk_1
$ sudo mount /dev/mapper/loop0p5 /media/virtualdisk_2
$ sudo mount /dev/mapper/loop0p6 /media/virtualdisk_3

# 卸载磁盘分区
$ sudo umount /dev/mapper/loop0p1
$ sudo umount /dev/mapper/loop0p5
$ sudo umount /dev/mapper/loop0p6

然后：

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$ df -h

找出当前目录下面占用最大的前十个文件

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du : 计算出单个文件或者文件夹的磁盘空间占用.
sort : 对文件行或者标准输出行记录排序后输出.
head : 输出文件内容的前面部分.

$ du -a  | sort -n -r | head -n 10