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1） 什麼是文件？
如何把數據長期的存儲在外部儲存介質之上（比如硬盤）
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什麼是文件
一組相關數據的集合。
在操作系統眼中，文件是一個字節流（或者是一個字符流）
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文件的類型
- 普通文件（ordinary）：習慣上簡稱文件
- 目錄\文件夾（directory）：能夠容納別的文件
- 設備（special file）：輸入輸出設備，鼠標鍵盤等等，邏輯設備（null設備、硬盤分區）
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文件的組成部分
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名字
- unix中
\不能做文件名，windows不能用：和/作爲文件名 - unix中不區分擴展名
- unix中
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屬性
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操作系統會設置一個單獨的地方存儲文件的屬性
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在unix中使用
i-node存放文件的屬性，通過i-node可以找到文件的數據，所有i-node會集中存放，與文件一一對應。
![Alt]()
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創建時間、修改時間、主人、大小
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內容
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2）如何管理文件的信息？
如何把文件的 數據、名字、屬性 關聯在一起呢？
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文件系統的塊
用數據塊存放文件的內容
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存儲方式
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鏈式（查找困難）
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順序存儲（修改困難）
unix中的存儲方式：多級索引
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優點： 大文件大、小文件快
![Alt]()
i-node（128字節，後60個字節存放15個指針）
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前12個指針指向12k的數據
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第13個指針（1級索引指針）指向256k數據
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第14個指針（2級索引指針）指向64M數據
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第15個指針（3級索引指針）指向16G數據
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訪問更大的數據 改變數據塊的大小
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3）什麼是目錄？
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目錄的結構
目錄也是一種文件，是一個樹狀結構。
- 一級目錄：多個文件放在一起，文件不能重名
- 二級目錄：區分user，每個用戶的文件不能重名
- 多級目錄：根目錄 多個子目錄 … ，存放不同的文件
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目錄的內容
存放此目錄下 文件名字 和
i-node的編號，通過i-node編號可以找到唯一的文件數據，但是i-node沒有文件的名字，unix中文件名字和文件內容 分開存放![Alt]()
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unix中文件共享（鏈接文件）
多個文件名字指向同一個
i-node
4）如何管理目錄？
windows使用盤符，unix沒有盤符的概念，下述以unix爲例：
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目錄的表達形式
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用
/表示根目錄下的文件，從根目錄開始的叫 絕對路徑，如：/home/tux1/doc/test
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從當前目錄開始的 相對路徑
doc/mon_report （當前目錄下有一個叫doc的文件夾）
…/tux3/pgms （…表示當前的父目錄 ）
./test （.表示當前目錄）
~/test （~表示當前登陸者的主目錄）
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命令管理目錄
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pwd (Print Working Directory)：打印當前目錄
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cd (Change Directory)：在目錄之間來回移動，後邊可以跟相對路徑或者絕對路徑
cd doc （相對路徑）
cd /home/tux1/doc （絕對路徑）
cd ~tux1/doc （與上兩個作用相同）
cd （不寫參數代表回到主目錄）
cd … （到上一級目錄）
cd - （回退到以前的目錄）
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mkdir (Make Directory)：添加目錄
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rmdir (Remove Directory)：刪除目錄，要求目錄必須是空目錄，除了
..（父目錄別名）和.（此目錄別名）-p選項用來操作多個目錄，例：mkdir -p dir1/dir2/dir3 （一口氣創建多個目錄）
rmdir -p dir1/dir2/dir3（一口氣刪除多個目錄）
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ls：列出目錄內容
-l：以長方式顯示文件詳細屬性-a：顯示所有文件（包括隱藏文件）-t：按照修改日期排序文件-R：遞歸的顯示-i：顯示文件的 i-node
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5）文件如何使用？
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創建別名
硬連接：根據名字和
i-node存在的對應關係，使得i-node可以對應多個名字符號連接：相當於快捷方式，兩個
i-node不同目錄不能建硬連接，只能創建符號連接。
硬連接不能跨文件系統，符號連接可以。
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管理文件命令
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touch：創建文件
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cp：拷貝文件
兩種格式
cp file1 file2 … dir (把file1,file2拷貝到dir，dir是已經存在的目錄)
cp file1 file2 （把file1拷貝到file2中）
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-R：拷貝目錄 -
-i：拷貝時如果已有同名文件則信息提示
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mv：移動文件
mv file1 file2 (把file1重命名爲file2)
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rm：刪除link
假如abc、xyz對應的
i-node相同，則執行rm abc之後，xyz依然存在只有一個
i-node的link數降爲0的時候，這個數據才真正從硬盤上被刪掉 -
cat：查看文件內容
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6）文件的權限管理
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文件、組、用戶
- 用戶（users）：登陸系統的用戶名、密碼對應的用戶
- 組（group）：每個人屬於多個組，每個組對應多個人（多對多的關係）。每個人都有一個基本的組（主要組），每個人僅有一個主要組。
- 文件有且僅有一個主人，屬於且僅屬於一個組，文件的主人（owner）爲創建文件的人，文件的組爲主人的主組。
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對於一個文件來說，有三類人，他們的權限分別爲：
- 主人
- 主組的其他人
- 主組之外的人
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文件的權限只能由 root 或者 主人 修改，權限的查看：
ls -l
- file type中
d代表目錄，-代表普通文件，後邊的權限含義爲：- 對於文件：
- r：讀文件
- w：修改文件內容
- x：執行文件（unix中可執行文件有兩種，1.文件本身是二進制可執行格式，2.文件是腳本格式）
- 對於目錄（把目錄比作房間）：
- r：查看目錄下有哪些文件，但是不能拿到
i-node（看到房間的東西），可以ls - w：刪除或增加目錄下的文件（從房間搬入搬出東西）
- x：進入目錄，可以獲得文件的詳細信息（進入房間中來）
- r：查看目錄下有哪些文件，但是不能拿到
- 對於文件：
| 指令 | 源目錄所需權限 | 源文件所需權限 | 目標目錄所需權限 |
|---|---|---|---|
| cd | x | N/A | N/A |
| ls | x,r | N/A | N/A |
| mkdir,rmdir | x,w | N/A | N/A |
| cat,less | x | r | N/A |
| cp | x | r | x,w |
| cp -r | x,r | r | x,w |
| mv | x,w | None | x,w |
| vi | x,r | r,w | N/A |
| rm | x,w | None | N/A |
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權限的修改
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符號表示法
chmod u+w,g-x,o= file （對file文件，user增加w，group減少x，other權限清空，替換爲等號後邊的權限）
chmod a-w （all 減少w權,也可以寫成chmod -w）
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二進制數表示法
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> chmod 750 file
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缺省權限的設置
umask：掩碼
普通文件創建後的權限：rw-rw-rw（666）
創建後的權限：666-umask
普通目錄創建後的權限：rwxrwxrwx（777）
創建後的權限：777-umask
7）什麼是文件系統？
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文件系統
存放文件和目錄的地方，結構一般都是樹狀的目錄樹。
一個文件系統只有一個根目錄。文件系統的容器用來存放文件系統，假設文件和目錄是水，文件系統是塑料袋，那麼容器就是裝塑料袋的木桶。文件系統的容器一般都放在塊設備上，典型的塊設備有，硬盤、軟盤、光盤，硬盤上的分區、內存中劃分的區域等等。
文件系統有很多，操作系統會使用虛擬文件系統層，來屏蔽各種不同的文件系統的區別，爲用戶提供統一的接口來使用文件系統。
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典型的unix文件系統：ext2
體現了unix管理文件的基本思想，整個系統會被分爲大小相等的若干個塊，塊的大小初始化時指定，默認大小爲1k。
塊的用途：
- superblock：整個文件系統的基本屬性（塊的大小，根目錄位置、空閒塊的起點、空閒i-node的起點），ext2中規定每8192塊會放一個superblock的備份，每次更新全部superblock。
i-node：指向文件數據，塊的大小假設爲1k的話，每一個i-node塊中可以容納8個i-node塊- indirect block：間接指針索引塊
- data block：數據塊
初始化時需要劃分i-node塊和存放數據的塊（間接指針索引塊和數據塊）的比例，設置bytes-per-inode，假設爲4096，表示每4096字節中有128字節爲i-node塊。
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磁盤配合
一個用戶或者一個組在文件系統中最多可以存放多少數據。超過硬限制報error，超過軟限制報warning。
8）使用文件系統
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unix中文件系統的掛載（mount）以及卸載
unix中只有一個虛擬的根目錄，我們需要把文件系統掛載到已經存在的空目錄上。
- 掛載並不是拷貝，只是把文件的根目錄和文件系統的目錄粘到一起。
如果掛載到非空目錄上，原目錄中的文件將暫時被隱藏。
> mount 設備名字 空目錄名字（掛載文件系統，需要root權限）
>
> umount 設備的名字\mount點的名字 （卸載文件系統，相當於windows彈出u盤）
在unix中，根目錄、home都是文件系統。
9）備份與恢復
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備份的重要性
數據的重要性往往比存放數據的設備價值要大，常用的技術就是給數據 冷備份（就是把數據複製一份）。
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備份的基本策略
根據備份的數據量可以分爲：
- 數據備份：備份用戶的數據
- 系統備份：備份系統的數據
如果數據量還是太大，就考慮其他的備份策略：
- 增量備份：每次都備份與前一天的差異，恢復速度比全備份塊的多
- 差異備份：每次都備份與第一天的差異。
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備份的工具
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tar
tar -cvf home.tar.gz /home
c表示創建、v表示打包時同時顯示文件的名字，f表示指定一個文件的名字
tar -xvf
x表示解壓縮，提取
壓縮時需要指定壓縮算法
tar -cvf home.tar.gz /home （gzip）
tar -cvf home.tar.bz2 /home（bzip2）
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dd
dd if= of= bs= (if是輸入文件，of是輸出文件)
dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=1M
dd if=/dev/urandom of=/dev/sda bs=1M 清空硬盤
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10）硬盤的結構
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串行硬盤
SAS串行硬盤一般用在服務器，SATA硬盤一般用在小型機，單碟比雙碟的速度快，世面上並行硬盤已經少見。
傳統硬盤速度慢的原因：讀數據時採用磁頭臂移動、盤片的旋轉的方式，這都是機械運動，相對於光、電速度很慢。
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硬盤臂調度算法
- 先到先服務：早提出的請求早響應，磁頭臂來回運動。
- 最短尋道優先：先訪問最近的扇區，離得比較遠等待時間會很長。
- 電梯算法：一直沿着一個方向運動，接收所有請求，走到頭後返回。由於中間的扇區要走兩次，因此兩邊的響應延遲。
- c-scan：運動過程中響應所有請求，迅速回退到低地址，中間不迴應任何請求，再從頭響應請求。
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硬盤的分區
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最初只有四個分區，把分區信息記錄在硬盤的第一個分區。後來這四個分區不夠用，調整之後這四個變爲主分區，可以拿出一個主分區轉爲擴展分區，可以分成更多小分區，叫邏輯分區。因此現在的硬盤結構可以劃分爲：主分區最多四個，擴展分區小於等於1個，如果有擴展分區就佔了一個主分區的指標，邏輯分區可以多到幾十個。
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命名規則，四個主分區分別爲1234，邏輯分區從5開始。
SDA1 ：SD代表硬盤，A是第一個硬盤。
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觀察硬盤分區的命令
sudo fdisk -l /dev/sds
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與邏輯卷管理的比較
- 分區式管理缺點：
- 空間大小劃分後無法更改，初期對硬盤空間的規劃帶來困難，如果採用第三方的分區管理工具還會帶來數據上的風險。
- 受硬盤大小的限制。
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邏輯卷管理：邏輯卷取代了分區，成爲文件系統的容器。
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優點：可以動態調整大小，可以充分利用零散硬盤空間，可以跨硬盤存放等等。
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物理卷：獨立的硬盤，傳統意義上的分區。
- 卷組：一個或多個物理卷組合在一起。
- 物理塊：物理卷加入到卷組中， 把它上面的空間按照固定大小進行劃分，劃分出若干個大小相等的小塊作爲將來的儲存空間。
邏輯卷的大小=邏輯塊大小*邏輯塊個數，邏輯塊大小等於物理塊大小。
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