实验室 6：文件系统 ¶

目标 ¶

完成本实验后，你将能够

对磁盘进行分区
使用逻辑卷管理 (LVM) 系统
创建新的文件系统
挂载并使用文件系统

完成本实验的估计时间：90 分钟

有用的文件系统应用程序概述 ¶

以下是用于管理文件系统的常见应用程序的摘要。

`sfdisk` ¶

用于显示或操作磁盘分区表

概要：

```
Usage:
sfdisk [options] <dev> [[-N] <part>]
sfdisk [options] <command>

Commands:
-A, --activate <dev> [<part> ...] list or set bootable (P)MBR partitions
-d, --dump <dev>                  dump partition table (usable for later input)
-J, --json <dev>                  dump partition table in JSON format
-g, --show-geometry [<dev> ...]   list geometry of all or specified devices
-l, --list [<dev> ...]            list partitions of each device
-F, --list-free [<dev> ...]       list unpartitioned free areas of each device
-r, --reorder <dev>               fix partitions order (by start offset)
-s, --show-size [<dev> ...]       list sizes of all or specified devices
-T, --list-types                  print the recognized types (see -X)
-V, --verify [<dev> ...]          test whether partitions seem correct
    --delete <dev> [<part> ...]   delete all or specified partitions

--part-label <dev> <part> [<str>] print or change partition label
--part-type <dev> <part> [<type>] print or change partition type
--part-uuid <dev> <part> [<uuid>] print or change partition uuid
--part-attrs <dev> <part> [<str>] print or change partition attributes

--disk-id <dev> [<str>]           print or change disk label ID (UUID)
--relocate <oper> <dev>           move partition header
```

`debugfs` ¶

ext2/ext3/ext4 文件系统调试器

概要：

```
 debugfs [-b blocksize] [-s superblock] [-f cmd_file] [-R request] [-d data_source_device] [-i] [-n] [-D] [-V] [[-w] [-z undo_file] [-c]] [device]
```

`badblocks` ¶

搜索设备上的坏块

概要：

```
 badblocks  [ -svwnfBX ] [ -b block_size ] [ -c blocks_at_once ] [ -d read_delay_factor ] [ -e max_bad_blocks ] [ -i input_file ] [ -o output_file ] [ -p num_passes ] [
   -t test_pattern ] device [ last_block ] [ first_block ]
```

`dosfsck` ¶

检查设备上的 FAT 文件系统是否存在错误。

概要：

```
Usage: dosfsck [OPTIONS] DEVICE
Options:
-a              automatically repair the filesystem
-A              toggle Atari variant of the FAT filesystem
-b              make read-only boot sector check
-c N            use DOS codepage N to decode short file names (default: 850)
-d PATH         drop file with name PATH (can be given multiple times)
-f              salvage unused chains to files
-F NUM          specify FAT table NUM used for filesystem access
-l              list path names
-n              no-op, check non-interactively without changing
-p              same as -a, for compat with other *fsck
-r              interactively repair the filesystem (default)
-S              disallow spaces in the middle of short file names
-t              test for bad clusters
-u PATH         try to undelete (non-directory) file that was named PATH (can be
                  given multiple times)
-U              allow only uppercase characters in volume and boot label
-v              verbose mode
-V              perform a verification pass
--variant=TYPE  handle variant TYPE of the filesystem
-w              write changes to disk immediately
-y              same as -a, for compat with other *fsck
--help          print this message
```

`mkdosfs` 或 `mkfs.fat` ¶

用于在 Linux 中创建 MS-DOS（FAT12、FAT16 和 FAT32）文件系统

概要：

```
  Usage: mkdosfs [OPTIONS] TARGET [BLOCKS]

  Options:
    -a              Disable alignment of data structures
    -A              Toggle Atari variant of the filesystem
    -b SECTOR       Select SECTOR as location of the FAT32 backup boot sector
    -c              Check device for bad blocks before creating the filesystem
    -C              Create file TARGET then create filesystem in it
    -D NUMBER       Write BIOS drive number NUMBER to boot sector
    -f COUNT        Create COUNT file allocation tables
    -F SIZE         Select FAT size SIZE (12, 16 or 32)
    -g GEOM         Select disk geometry: heads/sectors_per_track
    -h NUMBER       Write hidden sectors NUMBER to boot sector
    -i VOLID        Set volume ID to VOLID (a 32 bit hexadecimal number)
    -I              Ignore and disable safety checks
    -l FILENAME     Read bad blocks list from FILENAME
    -m FILENAME     Replace default error message in boot block with contents of FILENAME
    -M TYPE         Set media type in boot sector to TYPE
    .........
```

`dumpe2fs` ¶

列出所列设备上的超级块和块组信息。

概要：

```
Usage: dumpe2fs [-bfghimxV] [-o superblock=<num>] [-o blocksize=<num>] device
```

`fdisk` ¶

查看和操作（添加、删除和修改）磁盘分区表

概要：

```
Usage:
fdisk [options] <disk>         change partition table
fdisk [options] -l [<disk>...] list partition table(s)
Display or manipulate a disk partition table.

Options:
-b, --sector-size <size>      physical and logical sector size
-B, --protect-boot            don't erase bootbits when creating a new label
-c, --compatibility[=<mode>]  mode is 'dos' or 'nondos' (default)
-L, --color[=<when>]          colorize output (auto, always or never) colors are enabled by default
-l, --list                    display partitions and exit
-x, --list-details            like --list but with more details
-n, --noauto-pt               don't create default partition table on empty devices
-o, --output <list>           output columns
-t, --type <type>             recognize specified partition table type only
-u, --units[=<unit>]          display units: 'cylinders' or 'sectors' (default)
-s, --getsz                   display device size in 512-byte sectors [DEPRECATED]
 --bytes                   print SIZE in bytes rather than in human readable format
 --lock[=<mode>]           use exclusive device lock (yes, no or nonblock)
-w, --wipe <mode>             wipe signatures (auto, always or never)
-W, --wipe-partitions <mode>  wipe signatures from new partitions (auto, always or never)
-C, --cylinders <number>      specify the number of cylinders
-H, --heads <number>          specify the number of heads
-S, --sectors <number>        specify the number of sectors per track
```

`fsck` ¶

用于检查和修复 Linux 文件系统。实际上是其他几个文件系统专用实用程序（例如 fsck.ext3、fsck.ext2 等）的包装器。

概要：

```
Usage:
    fsck [options] -- [fs-options] [<filesystem> ...]

    Check and repair a Linux filesystem.

Options:
    -A         check all filesystems
    -C [<fd>]  display progress bar; file descriptor is for GUIs
    -l         lock the device to guarantee exclusive access
    -M         do not check mounted filesystems
    -N         do not execute, just show what would be done
    -P         check filesystems in parallel, including root
    -R         skip root filesystem; useful only with '-A'
    -r [<fd>]  report statistics for each device checked;
                file descriptor is for GUIs
    -s         serialize the checking operations
    -T         do not show the title on startup
    -t <type>  specify filesystem types to be checked;
                <type> is allowed to be a comma-separated list
    -V         explain what is being done
```

`hdparm` ¶

用于获取或设置硬盘参数

概要：

```
hdparm [options] [device]
```

`tune2fs` ¶

用于调整 ext2/ext3/ext4 文件系统上的可调文件系统参数。执行此操作时，文件系统不得以写方式挂载。

概要：

```
Usage: tune2fs [-c max_mounts_count] [-e errors_behavior] [-f] [-g group]
    [-i interval[d|m|w]] [-j] [-J journal_options] [-l]
    [-m reserved_blocks_percent] [-o [^]mount_options[,...]]
    [-r reserved_blocks_count] [-u user] [-C mount_count]
    [-L volume_label] [-M last_mounted_dir]
    [-O [^]feature[,...]] [-Q quota_options]
    [-E extended-option[,...]] [-T last_check_time] [-U UUID]
    [-I new_inode_size] [-z undo_file] device
```

`mkswap` ¶

在设备上创建 Linux 交换区域

概要：

```
mkswap [-c] [-vN] [-f] [-p PSZ] device [size]
```

`mkfs` ¶

创建 Linux 文件系统

概要：

```
mkfs [ -V ] [ -t fstype ] [ fs-options ] filesys [ blocks ]
```

`parted` ¶

磁盘分区和分区大小调整程序。

概要：

```
Parted [options] [device [command [options]]]
```

`swapon` 和 `swapoff` ¶

启用/禁用分页和交换的设备和文件

概要：

```
swapon [-v] [-p priority] specialfile
```

`mount` ¶

用于挂载文件系统。

概要：

```
Mount [-fnrsvw] [-o options [,...]] device | dir
```

练习 1

在您的本地系统上执行此练习

创建分区（ fdisk 、 mke2fs 、 fsck 、 tune2fs ）

在本练习中，您将在硬盘上创建其他分区。在初始安装期间，您留下了一些可用空间。您将在此空间上创建分区。

对磁盘进行分区可以将磁盘看作一组独立的存储区域。

分区还可以使备份更容易，并有助于限制和限定潜在的问题区域。

硬盘空间不是无限的，管理员的职责之一就是管理可用的有限空间。
例如，限制用户存储个人文件的磁盘总存储区域的一个简单方法是为用户的主目录创建一个单独的分区（也可以使用配额）。

探索块存储设备 ¶

您将使用 fdisk 实用程序

以 root 身份登录后，显示磁盘的当前结构。输入：

[root@serverXY root]# fdisk -l

    Disk /dev/vda: 25 GiB, 26843545600 bytes, 52428800 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: dos
    Disk identifier: 0xb3053db5

    Device     Boot Start      End  Sectors Size Id Type
    /dev/vda1  *     2048 52428766 52426719  25G 83 Linux

显示当前磁盘使用情况统计信息。输入：
```
  [root@serverXY root]#  df -h
  Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
  devtmpfs        4.0M     0  4.0M   0% /dev
  tmpfs           479M   84K  479M   1% /dev/shm
  /dev/vda1        24G  8.5G   14G  39% /
  ...<SNIPPED>...
```
从上面的 Used 列下的示例输出中，您可以看到安装有我们的根 (/) 目录的主分区 (/dev/vda1) 已完全 (100%) 填满。
如果您的磁盘大小不同或者您没有遵循操作系统安装期间使用的分区方案，您的输出可能会有所不同。

创建[假]块设备 ¶

我们不希望您意外更改系统上的本地硬盘并使其无法运行，因此我们将在模仿实际块设备的伪设备上完成以下练习。
这将通过创建一个合理大小的 [稀疏] 文件并将其与伪设备关联来实现。在 Linux 系统上，这些伪设备被称为循环设备。
循环设备是一种伪设备，它可以将常规数据文件视为块设备并进行访问。

（此步骤大致相当于您在购买服务器实际磁盘/存储时必须做出的相同决定。例如类型、品牌、尺寸、接口、外形尺寸等等）

在仍然以 root 用户身份登录系统时，使用 losetup 实用程序创建一个 10GB 的稀疏文件。输入：
```
[root@serverPR root]# truncate --size 10GiB /tmp/10G-fake-disk.img
```
运行不带任何选项的 losetup 命令来显示活动的循环设备。输入：
```
[root@serverPR root]# losetup
```
再次运行 losetup 命令来查看/查找第一个未使用的循环设备。输入：
```
[root@serverPR root]# losetup -f --nooverlap
/dev/loop0
```
我们的示例系统输出中第一个可用或未使用的循环设备是 /dev/loop0 。
使用 10G-fake-disk.img 作为备份文件，通过运行以下命令将该文件与可用的循环设备关联：
```
losetup -f --nooverlap --partscan /tmp/10G-fake-disk.img
```

再次运行 losetup 命令以显示正在使用的循环设备。输入：

[root@serverPR root]# losetup
NAME       SIZELIMIT OFFSET AUTOCLEAR RO BACK-FILE              DIO LOG-SEC
/dev/loop0         0      0         0  0 /tmp/10G-fake-disk.img   0     512

使用 sfdisk 实用程序列出新伪块设备上的所有分区。输入：

[root@localhost ~]# sfdisk -l /dev/loop0
Disk /dev/loop0: 10 GiB, 10737418240 bytes, 20971520 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

现在使用 fdisk 列出同一设备上的所有分区。输入：

[root@localhost ~]# fdisk -l /dev/loop0
Disk /dev/loop0: 10 GiB, 10737418240 bytes, 20971520 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

创建分区

您将使用 fdisk 程序创建一个新的分区。fdisk 以交互方式运行，因此您将获得许多问答式提示 fdisk 完成特定任务。

首先将循环块设备的名称作为参数传递给 fdisk 。输入：

[root@localhost ~]# fdisk /dev/loop0

Welcome to fdisk (util-linux 2.*).
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.

Device does not contain a recognized partition table.
Created a new DOS disklabel with disk identifier 0xe3aa91a1.

Command (m for help):

在 fdisk 提示符下输入 m 来显示 fdisk 的内置帮助系统。

Command (m for help): m
Help:

DOS (MBR)
a   toggle a bootable flag
b   edit nested BSD disklabel
c   toggle the dos compatibility flag

Generic
d   delete a partition
F   list free unpartitioned space
l   list known partition types
n   add a new partition
p   print the partition table
t   change a partition type
v   verify the partition table
i   print information about a partition
...<SNIP>...

从显示的帮助列表中，我们可以看到 n 用于添加新分区。在提示符下输入 n ：

Command (m for help): n
Partition type
p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
e   extended (container for logical partitions)

通过输入 p 创建主分区类型：

Command (m for help): n
Partition type
p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
e   extended (container for logical partitions)
Select (default p): p

这是块设备上的第一个主分区。将分区号设置为 1：
```
Partition number (1-4, default 1): 1
```
按 Enter 接受块设备第一个扇区的默认值：
```
First sector (2048-20971519, default 2048):
```

按 Enter 接受块设备最后一个扇区的默认值：

Last sector, +/-sectors or +/-size{K,M,G,T,P} (2048-20971519, default 20971519):

返回主 fdisk 提示符，键入 p 以打印块设备的当前分区表：

Command (m for help): p
Disk /dev/loop0: 10 GiB, 10737418240 bytes, 20971520 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: dos
Disk identifier: 0xe3aa91a1

Device       Boot Start      End  Sectors Size Id Type
/dev/loop0p1       2048 20971519 20969472  10G 83 Linux

你创建的新分区是上面的 /dev/loop0p1 。你会注意到分区类型是“83”。

一切看起来都很好。通过输入 fdisk 的 w 子命令将所有更改写入分区表：
```
Command (m for help): w
```
您可能会看到有关重新读取分区表失败的警告。
w fdisk 命令也将退出 fdisk 程序并返回 shell 提示符。
根据您在上一步将分区表写入磁盘后可能收到的警告消息，有时您可能需要采取额外步骤来促使内核确认新的硬盘更改。使用 partprobe 命令执行此操作：
```
[root@localhost ~]# partprobe
```
提示
使用 fdisk 时，新创建分区的默认分区类型为 Linux (0x83)。您可以使用 fdisk t 命令更改类型。例如，要将分区类型更改为 LVM (0x8e) 类型，请执行以下操作：
输入 t 来更改分区类型：
```
Command (m for help): t
```
然后在提示符下输入 LVM 类型分区的十六进制代码 (0x8e)：
```
Hex code or alias (type L to list all): 8e
```
通过输入 w fdisk 命令将所有更改写入分区表：
```
Command (m for help): w
```

创建物理卷

为了帮助展示管理块设备的传统方法与卷管理器方法等更现代的方法之间的一些细微的差别，我们将创建一个新的伪块设备并尝试准备它（类似于分区）以供文件系统使用。

在以下步骤中，我们将创建一个由另一个常规文件支持的新循环设备。然后我们将继续为逻辑卷管理器 (LVM) 系统设置该设备。

以具有管理员权限的用户身份登录时，创建一个名为 10G-fake-lvm-disk.img 的 10GB 稀疏文件。输入：
```
[root@server root]# truncate --size 10GiB /tmp/10G-fake-lvm-disk.img
```
运行 losetup 命令查看/查找第一个未使用的循环设备。输入：
```
[root@serverPR root]# losetup -f --nooverlap
```
我们的示例系统的第一个可用或未使用的循环设备已经增加，现在是 /dev/loop1。
使用 10G-fake-lvm-disk.img 作为备份文件，通过运行以下命令将该文件与可用的循环设备关联：
```
[root@server root]# losetup -f --nooverlap --partscan /tmp/10G-fake-lvm-disk.img
```

运行 losetup 命令以显示正在使用的循环设备。输入：

[root@localhost ~]# losetup

输出

NAME       SIZELIMIT OFFSET AUTOCLEAR RO BACK-FILE                  DIO LOG-SEC
/dev/loop1         0      0         0  0 /tmp/10G-fake-lvm-disk.img   0     512
/dev/loop0         0      0         0  0 /tmp/10G-fake-disk.img       0     512

我们在输出中看到了 /dev/loop1 到 /tmp/10G-fake-lvm-disk.img 备份文件的映射。完美。

使用 pvdisplay 命令查看系统上当前定义的物理卷。输入：

[root@localhost ~]# pvdisplay
--- Physical volume ---
PV Name               /dev/vda3
VG Name               rl
PV Size               98.41 GiB / not usable 2.00 MiB
...<SNIP>...

将新的 /dev/loop1 块设备 (10G-fake-lvm-disk.img) 初始化为物理卷。使用 pvcreate 实用程序。输入：
```
[root@localhost ~]# pvcreate /dev/loop1
Physical volume "/dev/loop1" successfully created.
```
运行 pvdisplay 命令来查看任何更改。

将物理卷分配给卷组 ¶

在本节中，您将了解如何将 PV 设备分配给现有卷组。这会产生增加现有卷组的存储容量的净效果。

您将把上面准备和创建的 /dev/loop1 物理卷 (PV) 添加到现有的 rl 卷组 (VG)。

使用 vgdisplay 命令查看当前配置的卷组。输入：

[root@localhost ~]# vgdisplay

输出

--- Volume group ---
VG Name               rl
System ID
Format                lvm2
..........
VG Size               98.41 GiB
PE Size               4.00 MiB
Total PE              25193
Alloc PE / Size       25193 / 98.41 GiB
Free  PE / Size       0 / 0
...<SNIP>...

笔记

从上面的输出中： - 卷组名称为 rl - VG 的大小为 98.41 GiB - VG 中有 0（零）个空闲的物理范围（PE），相当于 0MB 的空间。

将新的 PV（/dev/loop1）分配给现有的 rl 卷组。使用 vgextend 命令，输入：
```
[root@localhost ~]# vgextend rl /dev/loop1
```
输出
```
Volume group "rl" successfully extended
```

再次运行 vgdisplay 命令以查看更改。输入：

[root@localhost ~]# vgdisplay

输出

--- Volume group ---
VG Name               rl
System ID
Format                lvm2
Metadata Areas        2
Metadata Sequence No  5
.......
VG Size               <108.41 GiB
PE Size               4.00 MiB
Total PE              27752
Alloc PE / Size       25193 / 98.41 GiB
Free  PE / Size       2559 / <10.00 GiB
...<SNIP>...

问题

使用 vgdisplay 输出，记下系统上的变化。“Free PE / Size”的新值是什么？

要从现有 rl 卷组中删除新的 PV (/dev/loop1)。使用 vgreduce 命令，输入：

[root@localhost ~]# vgreduce rl /dev/loop1

输出

Removed "/dev/loop0" from volume group "rl"

创建新的卷组

在本部分中，您将创建一个名为“scratch”的全新独立卷组。该暂存卷组将完全从 /dev/loop1 伪块设备中获取其空间。

创建新的 scratch 空间。输入：

[root@localhost ~]# vgcreate scratch /dev/loop1
Physical volume "/dev/loop1" successfully created.
Volume group "scratch" successfully created

运行 vgdisplay 命令来查看更改。输入：

[root@localhost ~]# vgdisplay scratch
--- Volume group ---
VG Name               scratch
System ID
Format                lvm2
Metadata Areas        1
Metadata Sequence No  1
.......
VG Size               <10.00 GiB
PE Size               4.00 MiB
Total PE              2559
Alloc PE / Size       0 / 0
Free  PE / Size       2559 / <10.00 GiB
VG UUID               nQZPfK-bo7E-vOSR***
...<SNIP>...

问题

查看 vgdisplay 输出。“可用 PE / 大小”的值是什么？这些值与前面将 /dev/loop1 PV 添加到现有 rl 卷组时的值有何不同？

创建逻辑卷

通过向 rl 卷组 (VG) 添加额外的可用空间，现在可以添加可用于存储格式化后数据的逻辑卷。

使用 lvdisplay 命令查看当前配置的逻辑卷。输入：
```
[root@localhost ~]# lvdisplay
```
问题
根据你的输出回答以下问题：
1. 定义了多少个逻辑卷 (LV)？
2. LV 的名称是什么？
3. 您的系统上使用的各种 LV 有何用途？
使用 lvs 命令以类似的方式显示逻辑卷，但这次过滤输出以显示特定字段。过滤以查看 lv_name（逻辑卷名称）、lv_size（逻辑卷大小）、lv_path、vg_name（卷组名称）字段。输入：
```
[root@localhost ~]# lvs  -o lv_name,lv_size,lv_path,vg_name
LV   LSize   Path         VG
home <29.68g /dev/rl/home rl
root <60.79g /dev/rl/root rl
swap  <7.95g /dev/rl/swap rl
```
笔记
lv_name = 逻辑卷名称，lv_size = 逻辑卷大小，lv_path = 逻辑卷路径，vg_name = 卷组名称。
在新的 scratch VG 上，使用 lvcreate 命令创建一个名为“scratch2”的新逻辑卷。将 scratch2 的大小设置为 2GB。输入：
```
[root@localhost ~]# lvcreate -L 2G --name scratch2 scratch
Logical volume "scratch2" created.
```

创建第二个逻辑卷，名为“scratch3”。这次使用 scratch 卷组上所有剩余的可用空间。输入：

[root@localhost ~]# lvcreate -l 100%FREE --wipesignatures y --yes --zero y --name scratch3 scratch
Logical volume "scratch3" created.

再次使用 lvdisplay 命令查看新的 LV。

删除 LV、VG 和 PV ¶

本节将逐步介绍如何删除上一节中分配给现有 rl VG 的 /dev/loop1 PV。

删除名为 scratch2 的逻辑卷。输入：

[root@localhost ~]# lvremove -f  /dev/rl/scratch2
Logical volume "scratch2" successfully removed.

通过运行以下命令删除 scratch3 逻辑卷：

[root@localhost ~]# lvremove -f  /dev/rl/scratch3

现在已删除相关卷，您可以减小 rl VG 的大小以使其保持一致。输入：
```
[root@localhost ~]# vgreduce --removemissing  rl
```

从 /dev/loop1 PV 中删除所有 LVM 标签。输入：

[root@localhost ~]# pvremove /dev/loop1
Labels on physical volume "/dev/loop1" successfully wiped.

练习 2

要使操作系统可以使用先前创建的传统分区和 LVM 样式卷，您需要在其上创建文件系统。将文件系统写入设备也称为格式化磁盘。

本练习涵盖文件系统的创建以及一些常见文件系统维护工具的使用。

创建 VFAT 文件系统

这里您将使用 mke2fs 程序在新的 /dev/loop0p1 分区上创建一个 vFAT 文件系统。

使用 mkfs.vfat 实用程序在 /dev/loop0p1 卷上创建 vfat 类型的文件系统。输入：
```
[root@localhost ~]# mkfs.vfat /dev/loop0p1
```
输出
```
mkfs.fat 4.*
```

使用 lsblk 查询系统以获取有关块设备的有趣信息。输入：

[root@localhost ~]# lsblk -f /dev/loop0

输出

NAME      FSTYPE LABEL UUID                 MOUNTPOINT
loop0
└─loop0p1 vfat         658D-4A90

创建 EXT4 文件系统 ¶

要使先前创建的逻辑卷可供操作系统使用，您需要在其上创建文件系统。将文件系统写入设备也称为格式化磁盘。

这里您将使用 mke2fs 程序在新的 scrtach2 卷上创建一个 EXT4 文件系统。

使用 mkfs.ext4 实用程序在 /dev/scratch/scratch2 卷上创建 EXT4 类型的文件系统。输入：

[root@localhost ~]# mkfs.ext4 /dev/scratch/scratch2
...<SNIP>...
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

使用 lsblk 查询系统以获取有关 scratch2 卷的有趣信息。输入：

[root@localhost ~]# lsblk -f /dev/scratch/scratch2
NAME        FSTYPE LABEL UUID          MOUNTPOINT
scratch-scratch2 ext4         6689b6aa****

创建 XFS 文件系统 ¶

这里您将使用 mke2fs 程序在新的 scratch3 卷上创建一个 XFS 文件系统。

使用 mkfs.xfs 实用程序在 /dev/rl/scratch3 卷上创建 XFS 类型文件系统。输入：

[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/scratch/scratch3
meta-data=/dev/scratch/scratch3  isize=512    agcount=4, agsize=524032 blks
...<SNIP>...
Discarding blocks...Done.

使用 lsblk 查询系统以获取有关 scratch2 卷的有趣信息。输入：

[root@localhost ~]# lsblk -f /dev/scratch/scratch3

输出

NAME        FSTYPE LABEL UUID         MOUNTPOINT
scratch-scratch3 xfs          1d1ac306***

使用 `dumpe2fs` 、 `tune2fs` 、 `lsblk` 和 `fsck` ¶

在这里，我们将介绍一些常见的文件系统实用程序的使用，这些实用程序可用于维护文件系统、修复文件系统问题、调试文件系统问题等。

找出 scratch2 卷上的当前“最大安装计数”的值。输入：
```
[root@localhost ~]# dumpe2fs /dev/scratch/scratch2 | grep -i  "maximum mount count"
dumpe2fs 1.4***
Maximum mount count:      -1
```
问题
1. “最大挂载数量”有何用途？
2. 你的 root 卷（/dev/rl/root）的最大挂载数是多少？
在 /dev/scratch/scratch2 卷上的文件系统检查之间调整/设置最大安装计数值为零。使用 tune2fs 命令。输入：
```
[root@localhost ~]# tune2fs -c 0 /dev/scratch/scratch2
tune2fs 1.*.*
Setting maximal mount count to -1
```

使用 fsck 命令检查 scratch2 文件系统。输入：

[root@localhost ~]# fsck -Cfp /dev/scratch/scratch2
fsck from util-linux 2.*
/dev/mapper/scratch-scratch2: 11/131072 files (0.0% non-contiguous), 26156/524288 blocks

使用 tune2fs 程序为新的 EXT4 卷创建卷标。输入：

[root@localhost root]# tune2fs -L scratch2 /dev/scratch/scratch2

使用 lsblk 查看 /dev/scratch/scratch2 的信息。输入：

[root@localhost ~]# lsblk -o name,size,label /dev/scratch/scratch2
NAME        SIZE LABEL    
scratch-scratch2   2G scratch2

检查 scratch3 卷上的 XFS 文件系统。输入：

[root@localhost ~]# fsck -Cfp /dev/scratch/scratch3
fsck from util-linux 2.*
/usr/sbin/fsck.xfs: XFS file system.

练习 3

前面的练习介绍了如何准备块/存储设备以供系统使用。在完成分区、格式化等所有操作后，使文件系统可供用户存储数据的最后一步称为挂载。

本练习将介绍如何 mount 和 umount 我们在上一个练习中创建的文件系统。

`mount` 命令

mount 命令用于将在设备上创建的文件系统附加到文件层次结构。

挂载 VFAT 文件系统

以具有管理权限的用户身份登录系统。
创建一个名为 /mnt/10gb-scratch1-partition 的文件夹。此文件夹将用作 scratch1 文件系统的挂载点。输入：
```
[root@localhost ~]# mkdir /mnt/10gb-scratch1-partition
```

挂载分区。输入：

[root@localhost ~]# mount /dev/loop0p1  /mnt/10gb-scratch1-partition

使用 mount 命令显示系统上的所有 VFAT 文件系统。使用 grep 过滤输出中的单词 scratch 。输入：
```
[root@localhost ~]# mount -t vfat | grep scratch
```
使用 df 命令查看服务器上文件系统磁盘空间使用情况的报告。输入：
```
[root@localhost ~]# df -ht vfat | grep scratch
```
使用带有 --bind 选项的 mount 命令可使 /mnt/10gb-scratch1-partition 文件系统也以更简单或更用户友好的名称/路径显示，例如 /mnt/scratch1 。输入：
```
[root@localhost ~]# mount --bind /mnt/10gb-scratch1-partition /mnt/scratch1
```
再次使用 df 命令查看绑定挂载的效果。

挂载 EXT4 文件系统

创建一个名为 /mnt/2gb-scratch2-volume 的文件夹。此文件夹将用作 scratch2 卷的挂载点。输入：
```
[root@localhost ~]# mkdir /mnt/2gb-scratch2-volume
```

挂载分区。输入：

[root@localhost ~]# mount /dev/scratch/scratch2  /mnt/2gb-scratch2-volume

使用 mount 命令显示系统上的所有 EXT4 文件系统。输入：
```
[root@localhost ~]# mount -t ext4
```
通过运行以下命令确保挂载点具有正确的权限，以允许所有系统用户可以写入已挂载的卷：
```
[root@localhost ~]# chmod 777 /mnt/2gb-scratch2-volume
```
使用 df 命令查看服务器上文件系统磁盘空间使用情况的报告。

挂载 XFS 文件系统 ¶

创建一个名为 /mnt/8gb-scratch3-volume 的文件夹。这将是 scratch3 文件系统的挂载点。输入：
```
[root@localhost ~]# mkdir /mnt/8gb-scratch3-volume
```

挂载分区。输入：

[root@localhost ~]# mount /dev/scratch/scratch3  /mnt/8gb-scratch3-volume

使用 mount 命令显示系统上的所有 XFS 文件系统。输入：
```
[root@localhost ~]# mount -t xfs | grep scratch
```
使用 df 命令查看服务器上文件系统磁盘空间使用情况的报告。

使文件系统挂载持久化

使用 cat 命令检查 /etc/fstab 文件的当前内容。
在进行任何更改之前，请备份 /etc/fstab 文件。输入：
```
[root@localhost ~]# cp /etc/fstab  /etc/fstab.copy
```

使用文本编辑器，小心地将以下新条目添加到我们之前创建的 3 个文件系统的 /etc/fstab 文件中。

新条目如下：

/dev/loop0p1           /mnt/10gb-scratch1-partition   auto   defaults,nofail  0  0
/dev/scratch/scratch2  /mnt/2gb-scratch2-volume       ext4   defaults,nofail  0  0
/dev/scratch/scratch3  /mnt/2gb-scratch3-volume        xfs   defaults,nofail  0  0

我们将使用下面的 BASH heredoc 方法来创建条目。仔细输入：

[root@localhost ~]# cat >> /etc/fstab << EOF
/dev/loop0p1           /mnt/10gb-scratch1-partition   auto   defaults,nofail  0  0
/dev/scratch/scratch2  /mnt/2gb-scratch2-volume       ext4   defaults,nofail  0  0
/dev/scratch/scratch3  /mnt/8gb-scratch3-volume        xfs   defaults,nofail  0  0 
EOF

对于真实的磁盘或存储设备，前面的步骤足以使系统自动正确地挂载所有新的文件系统并应用任何特殊的挂载选项。
但是，由于我们在本实验中一直在使用特殊的伪块设备（循环设备），所以我们必须完成一项额外的重要任务，以确保系统重启后自动重新创建正确的循环设备。
为此，我们将创建一个自定义的 systemd 服务单元来帮助实现此目的。
使用您熟悉的任何文本编辑器来创建 /etc/systemd/system/loopdevices.service 文件。
在文件中输入以下文本。
```
[Unit]
Description=Activate loop devices
DefaultDependencies=no
After=systemd-udev-settle.service
Before=lvm2-activation.service
Wants=systemd-udev-settle.service

[Service]
ExecStart=losetup -P /dev/loop0 /tmp/10G-fake-disk.img
ExecStart=losetup -P /dev/loop1 /tmp/10G-fake-lvm-disk.img
Type=oneshot

[Install]
WantedBy=local-fs.target
```
确保将更改保存到文件。
使用 systemctl 命令启用新的 loopdevice 服务。输入：
```
[root@localhost ~]# systemctl enable loopdevices.service
```
尝试启动该服务以确保其成功启动。输入：
```
[root@localhost ~]# systemctl start loopdevices.service
```
如果启动时没有任何错误，您现在可以继续下一步，进行重新启动系统的真正测试。
重新启动系统并确保一切正常并且新的文件系统已自动安装。

练习 4

前言：

毫无理由地，名为“unreasonable”的用户决定在与其他用户共享的系统上创建一个非常大的文件！！

该文件已占用本地硬盘的大量空间。

作为管理员，您可以找到并删除有问题的文件并继续您的日常工作并希望这只是一次性事件，或者您可以找到并删除该文件以释放磁盘空间并制定计划以防止再次发生。
我们将在后面的练习中尝试后一种解决方案。

在此期间 -

无理用户再次来袭！

创建大文件 ¶

（ 从您的合作伙伴系统执行此练习 ）

不讲道理的用户无意中发现，服务器上一夜之间有了新的临时文件系统。“太棒了！”他自言自语道。

然后他开始用任意大的文件填充该卷。

以 unreasonable 用户身份登录系统。
检查系统以查看是否有任何可以滥用的新文件系统。输入：
```
[unreasonable@localhost ~]$ df  -h
```

立即继续用垃圾填满可用的共享文件系统。输入

[unreasonable@localhost ~]$ dd if=/dev/zero \
   of=/mnt/2gb-scratch2-volume/LARGE-USELESS-FILE.tar bs=10240

输出

dd: error writing '/mnt/2gb-scratch2-volume/LARGE-USELESS-FILE.tar': No space left on device
187129+0 records in
187128+0 records out
1916194816 bytes (1.9 GB, 1.8 GiB) copied, 4.99021 s, 384 MB/s

启动 dd 进程后，出去走走，当命令完成或因无法继续而出错时返回。或者去找管理员，抱怨系统磁盘空间已满。
进一步探索系统上可以做的不合理/无意义/烦人的事情。你是个不合理的用户 。

练习 5

配额 ¶

实施和强制使用磁盘配额可以确保系统有足够的磁盘空间，并且用户不会超出分配的磁盘空间。在实施配额之前，您需要：

确定要在哪些分区或卷上实施磁盘配额。
确定强制实施配额的级别——即每个用户、每个组或两者。
确定你的软限制和硬限制。
确定宽限期是多长（即是否有宽限期）。

硬限制 ¶

硬限制定义了用户或组可以使用的磁盘空间的绝对最大量。一旦达到此限制，就不能再使用任何磁盘空间。

软限制 ¶

软限制定义了可使用的最大磁盘空间量。但是，与硬限制不同，软限制可以在一定时间内被超出。这段时间称为宽限期。

宽限期 ¶

宽限期是可以超出软限制的时间。
宽限期可以用秒、分钟、小时、天、周或月来表示，从而给予系统管理员很大的自由度来决定给用户多少时间来让他们的磁盘使用量低于软限制。

这些是实施配额的高级步骤。

安装配额软件
修改“/etc/fstab”文件
重新挂载文件系统
运行配额检查
分配配额

您将使用的命令是：

quotacheck ：

检查和修复配额文件的实用程序。

quotacheck [-gucbfinvdmMR] [-F <quota-format>] filesystem|-a

  -u, --user                check user files
  -g, --group               check group files
  -c, --create-files        create new quota files
  -b, --backup              create backups of old quota files
  -f, --force               force check even if quotas are enabled
  -i, --interactive         interactive mode
  -n, --use-first-dquot     use the first copy of duplicated structure
  -v, --verbose             print more information
  -d, --debug               print even more messages
  -m, --no-remount          do not remount filesystem read-only
  -M, --try-remount         try remounting filesystem read-only,
                            continue even if it fails
  -R, --exclude-root        exclude root when checking all filesystems
  -F, --format=formatname   check quota files of specific format
  -a, --all                 check all filesystems

edquota ：

编辑用户配额的工具

  SYNOPSIS
       edquota [ -p protoname ] [ -u | -g | -P ] [ -rm ] [ -F format-name ] [ -f filesystem ] username | groupname | projectname...

       edquota [ -u | -g | -P ] [ -F format-name ] [ -f filesystem ] -t

       edquota [ -u | -g | -P ] [ -F format-name ] [ -f filesystem ] -T username | groupname | projectname...

repquota ：

报告配额的实用程序。

  Usage:
  repquota [-vugsi] [-c|C] [-t|n] [-F quotaformat] [-O (default | xml | csv)] (-a | mntpoint)

  -v, --verbose               display also users/groups without any usage
  -u, --user                  display information about users
  -g, --group                 display information about groups
  -P, --project               display information about projects
  -s, --human-readable        show numbers in human friendly units (MB, GB, ...)
  -t, --truncate-names        truncate names to 9 characters
  -p, --raw-grace             print grace time in seconds since epoch
  -n, --no-names              do not translate uid/gid to name
  -i, --no-autofs             avoid autofs mountpoints
  -c, --cache                 translate big number of ids at once
  -C, --no-cache              translate ids one by one
  -F, --format=formatname     report information for specific format
  -O, --output=format         format output as xml or csv
  -a, --all                   report information for all mount points with quotas

quotaon 和 quotaoff ：

用于打开和关闭文件系统配额的工具

  SYNOPSIS
       quotaon [ -vugfp ] [ -F format-name ] filesystem...
       quotaon [ -avugPfp ] [ -F format-name ]

       quotaoff [ -vugPp ] [ -x state ] filesystem...
       quotaoff [ -avugp ]

安装配额软件

以 root 身份登录后，首先检查系统中是否安装了 quota-*.rpm 包。输入：
```
[root@localhost ~]# rpm -q quota
quota-*
```
问题
你的产出是什么？
如果您的系统上没有安装 quote 包，请使用 dnf 来安装它。

设置并配置配额 ¶

您已决定在“/dev/rl/scratch2”卷上实施 EXT4 样式配额。您还决定在用户和组级别实施配额。

使用您选择的编辑器检查 /etc/fstab 文件。以下是我们对文件进行任何更改之前文件中的相关条目。

[root@localhost ~]# grep scratch2 /etc/fstab

输出

/dev/scratch/scratch2  /mnt/2gb-scratch2-volume    ext4     defaults  0  0

备份 /etc/fstab 。
作为实施配额的一部分，需要将一些新的配额相关挂载选项添加到 scratch2 卷条目中。需要将 scratch2 卷条目更新为此处的新行：
```
/dev/scratch/scratch2  /mnt/2gb-scratch2-volume   ext4   defaults,usrquota,grpquota  0  0
```
您可以使用自己喜欢的文本编辑器进行更改，也可以使用 sed 实用程序，如下一步所示。

使用 sed 实用程序搜索我们要更改的行并进行更新。输入：

[root@localhost ~]# sudo sed -i \
'/^\/dev\/scratch\/scratch2/ s|.*|/dev/scratch/scratch2  /mnt/2gb-scratch2-volume   ext4   defaults,usrquota,grpquota  0  0|'\
/etc/fstab

再次使用 grep 快速检查文件，以确保在 /etc/fstab 中做出了正确的更改。
为了使 /etc/fstab 的更改生效，您还需要做几件事。首先通过运行以下命令重新加载 systemd-daemon：
```
[root@localhost ~]# systemctl daemon-reload
```

接下来重新挂载相关文件系统。输入：

[root@localhost ~]# mount -o remount /mnt/2gb-scratch2-volume

通过检查 /proc/mounts 文件来验证是否已应用新的挂载选项。输入：
```
[root@localhost ~]# cat /proc/mounts  | grep scratch2
```
输出
```
/dev/mapper/rl-scratch2 /mnt/2gb-scratch2-volume ext4 rw,relatime,quota,usrquota,grpquota 0 0
```
提示
您还可以使用 mount 命令检查任何文件系统正在使用的挂载选项。对于上一个示例，您可以通过运行以下命令查看 ext4 格式的 scratch2 卷的挂载选项：
```
[root@localhost ~]# mount -t ext4 | grep scratch2
```
输出
```
/dev/mapper/scratch-scratch2 on /mnt/2gb-scratch2-volume type ext4   (rw,relatime,quota,usrquota,grpquota)
```
问题
写下分别 unmount 定文件系统然后将其重新 mount 命令？
现在您需要让文件系统准备好支持配额。创建配额文件并生成每个文件系统的当前磁盘使用情况表。输入：
```
[root@localhost ~]# quotacheck -avcug
```
输出
```
....
quotacheck: Scanning /dev/mapper/scratch-scratch2 [/mnt/2gb-scratch2-volume] done
...<SNIP>...
quotacheck: Old file not found.
quotacheck: Old file not found.  
```
问题
执行上述命令后，您会注意到“/mnt/2gb-scratch2-volume”目录下创建了两个新文件。请在此列出这些文件？
提示
要获取配额文件系统的最新状态，您应该在文件系统上关闭配额时定期运行 quotacheck -avcug 命令。
要在“/etc/fstab”中指定的所有文件系统上启用用户和组配额，请输入：
```
[root@localhost ~]# quotaon -av
```

为用户分配配额

您已决定为系统上的每个用户分配 90 MB 的软限制和 100 MB 的硬限制，宽限期为 5 分钟。

这意味着我们应用配额的所有用户都不能超过 100 MB 的硬限制，但他们有大约 5 分钟的时间来超过 90 MB 的软限制，但仍保持在硬限制之下。

您将使用原型用户创建限制。名为“me”的用户将成为您的原型用户。使用 edquota 命令创建限制。输入：

[root@serverXY  root]# edquota -u me

上述命令将打开您的默认编辑器，其中包含以下内容：

Disk quotas for user me (uid 1001):
Filesystem                   blocks       soft       hard     inodes     soft     hard
/dev/mapper/scratch-scratch2           0          0          0          0        0        0

修改/编辑上述文件（第 3 行）以反映您想要的限制。将文件更改为：

Disk quotas for user me (uid 1001):
Filesystem                   blocks       soft       hard     inodes     soft     hard
/dev/mapper/scratch-scratch2        0         90000      100000       0        0        0

保存对文件所做的更改并关闭它。

您将使用 edquota 命令的 -t 选项来创建宽限期。输入：

[root@serverXY  root]# edquota -t

此命令将打开您的默认编辑器，其内容类似于以下内容：

Grace period before enforcing soft limits for users:
Time units may be: days, hours, minutes, or seconds
Filesystem             Block grace period     Inode grace period
/dev/mapper/scratch-scratch2                  7days                  7days

编辑上述文件（第 4 行）以反映您想要的宽限期。

将文件更改为：

Grace period before enforcing soft limits for users:
Time units may be: days, hours, minutes, or seconds
Filesystem             Block grace period     Inode grace period
/dev/mapper/scratch-scratch1       5minutes                  7days

接下来将你为原型用户“me”配置的设置应用到用户“ying”和“unreasonable”。输入：
```
[root@localhost ~]# edquota -p me -u ying unreasonable
```

要获取已启用的所有配额的状态报告，请键入：

[root@localhost ~]# repquota /mnt/2gb-scratch2-volume

输出

*** Report for user quotas on device /dev/mapper/scratch-scratch2
Block grace time: 00:05; Inode grace time: 7days
                      Block limits                File limits
User            used    soft    hard  grace    used  soft  hard  grace
----------------------------------------------------------------------
root      --      20       0       0              2     0     0
unreasonable +- 1871288   90000  100000  00:04       1     0     0

问题

从上面用户 unreasonable 宽限期列的输出中，用户还剩下多少宽限期？

从报告中，您注意到不合理的用户已超出其在服务器上的配额限制。您搜索有问题的文件并帮助不合理的用户“清理”并使其恢复合规。输入：
```
[root@localhost ~]# rm -rf /mnt/2gb-scratch2-volume/LARGE-USELESS-FILE.tar
```
使用 su 命令临时承担 unreasonable 用户的身份，并尝试以该用户身份创建其他文件或目录。输入：
```
[root@localhost ~]# su - unreasonable
```

以用户 unreasonable 身份登录后，您检查并发现在上一个练习中创建的 /mnt/2gb-scratch2-volume/LARGE-USELESS-FILE.tar 文件丢失了！您恼火地决定再次创建它。输入：

[unreasonable@localhost ~]$ dd if=/dev/zero  of=/mnt/2gb-scratch2-volume/LARGE-USELESS-FILE.tar bs=10240

输出

...<SNIP>...
dd: error writing '/mnt/2gb-scratch2-volume/LARGE-USELESS-FILE.tar': Disk quota exceeded
10001+0 records in
10000+0 records out
102400000 bytes (102 MB, 98 MiB) copied, 0.19433 s, 527 MB/s

嗯……你嘀咕着，真有趣。

尝试在 /mnt/2gb-scratch2-volume/ 下创建一个名为 test 的文件夹。空文件夹不会占用或使用大量磁盘空间，因此您输入：

[unreasonable@localhost ~]$ mkdir /mnt/2gb-scratch2-volume/test
mkdir: cannot create directory ‘/mnt/2gb-scratch2-volume/test’: Disk quota exceeded

检查 LARGE-USELESS-FILE.tar 文件的大小。输入：

[unreasonable@localhost ~]$ ls -l /mnt/2gb-scratch2-volume/LARGE-USELESS-FILE.tar
-rw-rw-r-- 1 unreasonable unreasonable 102400000 Oct  5 19:37 /mnt/2gb-scratch2-volume/LARGE-USELESS-FILE.tar

问题

发生了什么？

由于无知而感到沮丧的不讲道理的用户类型：
```
[unreasonable@localhost ~]$ man quota
```
笔记
“不讲道理”的用户将被迫对他创建的“LARGE-USELESS-FILE.tar”采取一些措施。除非该用户将他的总文件大小控制在他的限制之内，否则他将无法做很多其他事情。
本实验在 Linux 文件系统上全部完成。

作者：瓦莱·索因卡

撰稿人：Steven Spencer、Ganna Zhyrnova

实验室 6：文件系统 ¶

目标 ¶

有用的文件系统应用程序概述 ¶

sfdisk ¶

debugfs ¶

badblocks ¶

dosfsck ¶

mkdosfs 或 mkfs.fat ¶

dumpe2fs ¶

fdisk ¶

fsck ¶

hdparm ¶

tune2fs ¶

mkswap ¶

mkfs ¶

parted ¶

swapon 和 swapoff ¶

mount ¶

练习 1

探索块存储设备 ¶

创建[假]块设备 ¶

创建分区

创建物理卷

将物理卷分配给卷组 ¶

创建新的卷组

创建逻辑卷

删除 LV、VG 和 PV ¶

练习 2

创建 VFAT 文件系统

创建 EXT4 文件系统 ¶

创建 XFS 文件系统 ¶

使用 dumpe2fs 、 tune2fs 、 lsblk 和 fsck ¶

练习 3

mount 命令

挂载 VFAT 文件系统

挂载 EXT4 文件系统

挂载 XFS 文件系统 ¶

使文件系统挂载持久化

练习 4

创建大文件 ¶

练习 5

配额 ¶

硬限制 ¶

软限制 ¶

宽限期 ¶

安装配额软件

设置并配置配额 ¶

为用户分配配额

`sfdisk` ¶

`debugfs` ¶

`badblocks` ¶

`dosfsck` ¶

`mkdosfs` 或 `mkfs.fat` ¶

`dumpe2fs` ¶

`fdisk` ¶

`fsck` ¶

`hdparm` ¶

`tune2fs` ¶

`mkswap` ¶

`mkfs` ¶

`parted` ¶

`swapon` 和 `swapoff` ¶

`mount` ¶

使用 `dumpe2fs` 、 `tune2fs` 、 `lsblk` 和 `fsck` ¶

`mount` 命令