第 10 章磁碟與檔案系統管理

第 10章磁碟與檔案系統管理 內容 • 主機與周邊設備 • 磁碟與作業系統 • 磁碟機構造 • 磁碟機分割 • 檔案系統架構 • 磁碟與檔案系統工具 • 檔案系統掛載 • 重要的目錄及檔案

10-1主機與周邊設備 (1) • 電腦系統的硬體結構 • 主機板、主機介面 (如 PCI 、USB 介面)、 • 周邊連線 (如 Centronics)、IO 擴充卡 (如磁碟控制卡) • IO 介面 (如 IDE 、SCSI)

10-1主機與周邊設備 (2) • 磁碟控制系統

10-1主機與周邊設備 (3) • 磁碟的裝置檔案配置

10-2磁碟與作業系統 (1) • 磁碟作業系統 (Disk Operating System, DOS) • 作業系統安裝於磁碟機內。 • 磁碟機隨時導入系統程式、執行參數也隨時暫存於磁碟機。 • 磁碟啟動程序 • DOS 系統的硬體設施

10-2磁碟與作業系統 (2) • DOS 系統啟動程序

10-2磁碟與作業系統 (3) • 磁碟與檔案系統存取 – 磁碟檔案系統 • 實體儲存與邏輯存取之間的映像 • 裝置檔案（Device file） • 區塊驅動（Block driver） • 字元驅動（Character driver） • 檔案系統（File system） • 系統呼叫（System call）

10-3磁碟機構造 (1) • 軟碟機構造 • 同心圓雙面朔膠片，上面塗有磁粉，利用極化效果儲存資料。 • 5.25 吋磁片 • 磁面：A, B • 磁軌：80 • 磁區：30 • 磁區容量：512 Byte • 磁片容量：512 * 30 * 80 *2 = 1.2 Mbyte • 磁區為讀寫單位。

10-3 磁碟機構造 (2) • 硬碟機構造 • 多面磁片堆疊而成。 • 所有磁片連結成同心軸，同時轉動。 • 所有磁頭連結成一磁臂，同時進出讀取/寫入資料。 • 一次可以大量寫入/讀取多個磁區。

10-3磁碟機構造 (3) • 磁柱： • 每面磁片劃分多個同心圓 (磁軌) • 所有磁片上同一個磁軌，稱為 “磁柱”。 • 硬碟容量 = 磁柱數 * 磁頭 * 磁區 * 磁區容量

10-4磁碟機分割 (1) • 將一個實體磁碟機分割成多個邏輯磁碟機，每個邏輯磁碟機可獨立使用(如格式化、安裝系統、備份、、)。 • 分割方法 • 以磁柱為分割單位（/dev/hda） • /dev/hda0：磁柱 0 ~ k-1 • /dev/hda1：磁柱 k ~ n-1 • /dev/hda2：磁柱 n ~ m-1

10-4磁碟機分割 (2) • 分割原因 (1) • 資料備份

10-4磁碟機分割 (3) • 分割原因(2) • 多重開機

10-4磁碟機分割 (4) • 分割原因 (3) • 磁區大小

10-4磁碟機分割 (5) • Unix/Linux 系統分割區種類 • 每個分割區有某一特殊功能。 • 如 Fedora core • /boot：系統啟動程式 • / ：系統主目錄空間 • /var ：系統狀態與應用程式設定檔 • /usr ：除作業系統外，所安裝的應用程式 • /home ：使用者家目錄 • Swap ：交換區 • 其他應用，如 database, ….。

10-5檔案系統結構 (1) • 格式化後分割區結構

10-5檔案系統結構 (2) • 超級區塊 • 紀錄分割區重要訊息 • $ df [tsnien@Secure-1 ~]$ df -i 檔案系統 Inode I已用 I可用 I已用% 掛載點 /dev/hdb6 130560 8489 122071 7% / /dev/hdb1 130560 32 130528 1% /boot tmpfs 32013 1 32012 1% /dev/shm /dev/hdb3 767232 15654 751578 3% /home /dev/hdb8 130560 11 130549 1% /opt /dev/hdb7 130560 23 130537 1% /tmp /dev/hdb2 12812288 185427 12626861 2% /usr /dev/hdb9 130560 2748 127812 3% /var

10-5檔案系統結構 (3) • 資料區塊 • 一個檔案可放於多個區塊上 • 一個區塊僅可被一個檔案存放 • 磁區大小影響有效使用率 • 觀察磁區數量與使用狀態 • $ df [tsnien@Secure-1 ~]$ df 檔案系統 1K-區段已用可用已用% 掛載點 /dev/hdb6 505604 234601 244899 49% / /dev/hdb1 505604 13988 465512 3% /boot tmpfs 128052 0 128052 0% /dev/shm /dev/hdb3 2972268 833608 1985240 30% /home /dev/hdb8 505604 10545 468955 3% /opt /dev/hdb7 505604 10553 468947 3% /tmp /dev/hdb2 49594228 4457284 42576988 10% /usr /dev/hdb9 505604 107922 371578 23% /var

10-5檔案系統結構 (4) • Inode 區塊 • 紀錄檔案資訊 • $ df -i

10-5檔案系統結構 (5) • 觀察檔案的 inode 編號 • 觀察 inode table 所紀錄訊息 [tsnien@Secure-1 ~]$ ls -i 418033 1 418140 mail1.txt 418347 add_user 415701 Man_user 418116 alice 417995 Man_user.txt 418746 AudFilt.dll 418807 mbox 418126 Bob 415881 openssl 418755 book 418756 picture 418754 build_file 418753 read_1 [tsnien@Secure-1 ~]$ ls -l 總計 64944 -rw-rw-r-- 1 tsnien tsnien 2 4月 26 2008 1 -rwxr--r-- 1 tsnien tsnien 385 5月 11 2009 add_user drwxrwxr-x 3 tsnien tsnien 4096 7月 31 2008 alice -rw-r--r-- 1 tsnien tsnien 172032 6月 9 2009 AudFilt.dll drwxrwxr-x 2 tsnien tsnien 4096 7月 31 2008 Bob drwxrwxr-x 3 tsnien tsnien 4096 10月 2 2009 book

10-5檔案系統結構 (6) • 檔案連結型態(1) • 硬連結型態

10-5檔案系統結構 (6) • 檔案連結型態(2) • 符號連結型態

10-6磁碟與檔案管理工具 • 管理命令： (請依照書本範例操作練習) • 分割磁碟機 – fdisk • 硬碟參數管理 – hdparm • 建立檔案系統 – mkfs • 檢查檔案系統 – fsck • 檔案系統使用狀態 – df • 檔案佔用空間 - du

10-7檔案系統掛載 (1) • 階層式架構

10-7檔案系統掛載 (2) • 掛載位置 – /etc/fstab • 掛載紀錄 - /etc/mtab [tsnien@Secure-1 ~]$ cat /etc/fstab LABEL=/ / ext3 defaults 1 1 LABEL=/boot /boot ext3 defaults 1 2 devpts /dev/pts devpts gid=5,mode=620 0 0 tmpfs /dev/shm tmpfs defaults 0 0 LABEL=/home /home ext3 defaults 1 2 LABEL=/opt /opt ext3 defaults 1 2 [tsnien@Secure-1 ~]$ cat /etc/mtab /dev/hdb6 / ext3 rw 0 0 /dev/hdb1 /boot ext3 rw 0 0 tmpfs /dev/shm tmpfs rw 0 0 /dev/hdb3 /home ext3 rw 0 0 /dev/hdb8 /opt ext3 rw 0 0 /dev/hdb7 /tmp ext3 rw 0 0 /dev/hdb2 /usr ext3 rw 0 0 /dev/hdb9 /var ext3 rw 0 0

10-7檔案系統掛載 (3) • 掛載管理 (請參考書本操作) • 掛載命令 – mount • 卸載命令 - umount

10-8 重要的目錄與檔案 • 主系統目錄 • /etc • /bin • /lib • …. • 較重要的檔案及目錄 • /etc/passwd • /etc/shadow • ……

10-9 檔案系統維護的程式設計 • 請依照書本範例輸入練習 • 10-9-1 查詢檔案系統的使用狀態 – ex10_1 • 10-9-2搜尋使用率較高的檔案系統 – ex10_2 • 10-9-3搜尋佔用大空間之目錄 – ex10_3 • 10-9-4搜尋佔用大空間之檔案 – ex10_4

第 10 章磁碟與檔案系統管理