深入来理解Linux 文件系统与日志分析的相关知识

一、inode和block

(一)、概述

1、文件数据包括元信息实际数据
2、文件存储在硬盘上,硬盘最小存储单位是“扇区”,每个扇区存储512字节
3、block (块)
连续的八个扇区组成一个block(4K)
是文件存取的最小单位
4、inode (索引节点)
中文译名为"索引节点",也叫 i节点
用于存储文件元信息
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(二)、详细解释:

1、文件是存储在硬盘上的,硬盘的最小存储单位叫做“扇区" (sector) ,每个扇区存储512字节。
一般连续八个扇区组成一个"块" (block) ,一个块是4K大小,是文件存取的最小单位。操作系统读取硬盘的时候,是一次性连续读取多个扇区,即一个块一个块的读取的。
文件数据包括实际数据与元信息(类似文件属性)。文件数据存储在“块"中,存储文件元信息(比如文件的创建者、创建日期、文件大小、文件权限等)的区域就叫做 inode ,因此,一个文件必须占用一个inode,并且至少占用一个block。inode不包含文件名。文件名是存放在目录当中的。Linux系统中一切皆文件,因此目录也是一种文件。

每个inode都有一个号码,操作系统用inode号码来识别不同的文件。Linux系统内部不使用文件名,而使用inode号码来识别文件。对于系统来说,文件名只是inode号码便于识别的别称,文件名和inode号码是一 一 对应关系,每个inode号码对应一个文件名。
所以,当用户在Linux系统中试图访问一个文件时,系统会先根据文件名去查找它对应的inode号码;通过inode号码,获取inode信息;根据inode信息,看该用户是否具有访问这个文件的权限;如果有,就指向相对应的数据block,并读取数据。
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2、查看文件名对应的 inode 号码有两种方式:

ls     -i     文件名
stat       文件名

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Linux系统文件三个主要的时间属性
ctime(change time) #最后一次改变文件或目录(属性)的时间
atime(access time) #最后一次访问文件或目录的时间
mtime(modify time) #最后一次修改文件或目录(内容)的时间

3、inode也会消耗硬盘空间,所以格式化的时候,操作系统自动将硬盘分成两个区域。一个是数据区,存放文件数据;另一个是inode区,存放inode所包含的信息。每个inode的大小,一般是128字节或256字节。

通常情况下不需要关注单个inode的大小,而是需要重点关注inode总数。inode的总数在格式化时就给定了,执行 “df -i” 命令即可查看每个硬盘分区对应的的inode总数和已经使用的inode数量。
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4、由于inode号码与文件名分离,导致Linux系统具备以下几种特有的现象:
1)、文件名包含特殊字符,可能无法正常删除。这时直接删除inode,能够起到删除文件的作用;
2)、移动文件或重命名文件,只是改变文件名,不影响inode号码;
3)、打开一个文件以后,系统就以inode号码来识别这个文件,不再考虑文件名。
4)、文件数据被修改保存后,会生成一个新的inode号码。

通过inode 删除文件命令

find  ./   -inum   52305140   -exec   rm   -i   {} \;
find  ./  -inum    50464299     -delete

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二、inode节点耗尽故障处理

#使用fdisk创建分区/dev/sdb1,分区大小30M即可
fdisk  /dev/sdb     n→p→+30M→w
mkfs.ext4  /dev/sdb1    #对于centos 7系统,节点耗尽故障处理的文件类型可以是ext3或ext4
mkdir  /test    #创建挂载点
mount  /dev/sdb1  /test
df   -i      #查看inode号一共有多少个

#模拟inode节点耗尽故障
for  ((i=1; i<=7680; i++)) ;do  touch  /test/file$i; done    或者  touch {1..7680}.txt     #创建超过它限额的节点号
df  -i   
df  -hT   
#删除文件恢复
rm  -rf  /test/*
df   -i
df   -hT

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删除占用节点号的文件后就又恢复原有节点号数量,可以重新使用。
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三、EXT类型文件恢复

EXT类型文件恢复
extundelete  是一个开源的Linux数据恢复工具,支持 ext3,ext4 文件系统。(ext4只能在centos6版本恢复;ext3可在centos7版本中恢复)
#使用 fdisk 创建分区 /dev/sdb1,
#格式化ext3文件系统
fdisk  /dev/sdb
mkfs.ext3  /dev/sdb1
mkdir  /test
mount  /dev/sdb1   /test
df  -hT
#安装依赖包
mount /dev/cdrom /mnt   #安装依赖包需要系统镜像被挂载起来
yum  -y  install  e2fsprogs-devel   e2fsprogs-libs   
#编译安装 extundelete
cd  /test
wget  http://nchc.dl.sourceforge.net/project/extundelete/extundelete/0.2.4/extundelete-0.2.4.tar.bz2
tar jxvf extundelete-0.2.4.tar.bz2    #解压依赖包
cd extundelete-0.2.4/
./configure  --prefix=/usr/local/extundelete && make && make install    #./configure --prefix=/usr/local/extundelete是用来指定configure命令安装到/usr/local/extundelete 目录的
ln -s /usr/local/extundelete/bin/*  /usr/bin/   #将/usr/local/extundelete/bin/ 下的文件软链接到/usr/bin/目录下,这样可以让系统识别extundelete这个工具的所有命令


#模拟删除并执行恢复操作
cd /test
echo a>a    #相当于使用echo 命令将内容a 定义到文件a,b,c,d中,创建4个文件
echo a>b
echo a>c
echo a>d
(或者使用vim 也可以创建)
ls
extundelete /dev/sdb1  --inode 2        #查看/dev/sdb1磁盘分区下存在哪些文件, i节点是从2开始的, 2代表该文件系统最开始的目录。
rm  -rf  a b
extundelete  /dev/sdb1  --inode 2
cd  ~
umount  /test
extundelete  /dev/sdb1  --restore-all    #恢复/dev/sdb1文件系统下的所有内容
#在当前目录下会出现一个RECOVERED_FILES/ 目录,里面保存了已经恢复的文件
ls  RECOVERED_FILES/

这边我们继续使用之前inode节点耗尽故障处理的分区sdb1,所以需要先解挂载后格式化成ext3文件类型的分区后进行EXT类型文件恢复
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将需要的软件包从网上下载下来,然后解压使用
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将configure 命令指定安装到/usr/local/extundelete中
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最后进行安装该configure 命令
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将/usr/local/extundelete/bin/ 下的文件软链接到/usr/bin/目录下,这样可以让系统识别extundelete这个工具的所有命令(这边可以理解/usr/bin 是个环境变量,只有将需要的命令放入环境变量中才可以使用)
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删除a、b 文件之后,再次使用extundelete /dev/sdb1 --inode 2 命令查看文件的状态为已删除
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使用 extundelete /dev/sdb1 --restore-all 命令恢复/dev/sdb1文件系统下的所有内容
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四、xfs类型文件备份和恢复

Centos 7 系统默认采用xfs类型的文件, xfs类型的文件可使用 xfsdump(备份工具) 与 xfsrestore(恢复工具) 工具进行备份恢复。
xfsdump 的备份级别有两种:0表示完全备份;1-9表示增量备份。xfsdump的备份级别默认为0。

xfsdump 的命令格式为:

xfsdump  -f   备份存放位置    要备份的路径或设备文件

xfsdump命令常用的选项
-f:指定备份文件目录
-L:指定会话标签 session label
-M:指定设备标签 media label
-S:备份单个文件, -s后面不能直接跟路径

xfsdump 使用限制:
1、只能备份已挂载的文件系统
2、必须使用root的权限才能操作
3、只能备份XFS文件系统
4、备份后的数据只能让 xfsrestore 恢复
5、不能备份两个具有相同UUID的文件系统(可用 blkid 命令查看)

步骤:

使用fdisk创建分区/dev/sdb1
格式化xfs文件系统
fdisk  /dev/sdb
[partprobe  /dev/sdb ]  #刷新一下磁盘分区,该命令可用 可不用
mkfs.xfs   [ -f ]   /dev/sdb1    #加-f是强制进行格式化
mkdir   /data
mount    /dev/sdb1    /date
cd    /data
cp    /etc/passwd   ./        #该处是将passwd 的信息进行备份,后面会将该文件信息删除,然后进行恢复
mkdir  test
touch    test/a
使用 xfsdump 命令备份整个分区
rpm   -qa   |  grep   xfsdump
yum   install   -y   xfsdump
xfsdump   -f   /opt/dump_sdb1    /dev/sdb1     [ -L  dump_sdb1   -M   sdb1 ]    
模拟数据丢失并使用 xfsrestore  命令恢复文件
cd   /data/
rm   -rf   ./*
ls

xfsrestore   -f   /opt/dump_sdb1    /data/

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五、日志文件

(一)、日志的功能

1、用于记录系统、程序运行中发生的各种事件
2、通过阅读日志,有助于诊断和解决系统故障

(二)、日志文件的分类

1、内核及系统日志
 1)、由系统服务 rsyslog 统一进行管理,日志格式基本相似
   软件包:rsyslog-7.4.7-16.el7.x86_64
   主要程序:/sbin/rsyslogd
   配置文件:/etc/rsyslog.cont
 2)、主配置文件 /etc/rsyslog.conf
 
Linux操作系统本身和大部分服务器程序的日志文件都默认放在目录 /var/log/ 下。
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也可以指定查询某个特定日期或者时间点的系统日志
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3)、 查询系统内核日志配置文件:/etc/rsyslog.cont

vim   /etc/rsyslog.conf         #查看rsyslog.conf 配置文件
*.info;mail.none;authpriv.none;cron.none       /var/log/messages  

*.info     #表示info等级及以上的所有等级的信息都写到对应的日志文件里
mail.none     #表示某事件的信息不写到日志文件里(这里比如是邮件)

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4)、Linux系统内核日志消息的优先级别(数字等级越小,优先级越高,消息越重要)

级号 消息 级别 说明
0 EMERG 紧急 会导致主机系统不可用的情况。
1 ALERT 警告 必须马上采取措施解决的问题
2 CRIT 严重 比较严重的情况
3 ERR 错误 运行出现错误
4 WARNING 提醒 可能影响系统功能,需要提醒用户的
5 NOTICE 注意 不会影响正常功能,但是需要注意的事件
6 INFO 信息 一般信息
7 DEBUG 调试 程序或系统调试信息等

2、用户日志
 1)、记录系统用户登录及退出系统的相关信息 vim /var/log/secure
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3、程序日志
 1)、由各种应用程序独立管理的日志文件,记录格式不统一
 2)、程序日志分析
由相应的应用程序独立进行管理
Web服务:Nar/log/httpd/
access_log //记录客户访问事件
error_log //记录错误事件
代理服务:/var/log/squid/
access.log、cache.log
分析工具
文本查看、grep过滤检索、Webmin管理套件中查看
awk、sed等文本过滤、格式化编辑工具
Webalizer、Awstats等专用日志分析工具

4、主要日志文件介绍

内核及公共消息日志 ./var/log/messages
计划任务日志 ./var/log/cron
系统引导日志 ./var/log/dmesg
邮件系统日志 . /var/log/maillog
用户登录日志 ./var/log/lastlog   ./var/log/secure   ./var/log/wtmp  ./var/run/btmp

5、日志记录的一般格式:
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(三)、常见的一些日志文件

内核及公共消息日志
/var/log/messages:记录Linux内核消息及各种应用程序的公共日志信息,包括启动、IO错误、网络错误、程序故障等。对于未使用独立日志文件的应用程序或服务,一般都可以从该日志文件中获得相关的事件记录信息。

----计划任务日志
/var/log/cron:记录 crond 计划任务产生的事件信息

----系统引导日志
/var/log/dmesg:记录Linux系统在引导过程中的各种事件信息

----邮件系统日志
/var/log/maillog:记录进入或发出系统的电子邮件活动。

----用户登录日志
/var/log/secure:记录用户认证相关的安全事件信息。
/var/log/lastlog:记录每个用户最近的登录事件。二进制格式
/var/log/wtmp:记录每个用户登录、注销及系统启动和停机事件。二进制格式
/var/run/btmp:记录失败的、错误的登录尝试及验证事件。二进制格式

------分析工具
users、 who、w 、last、lastb
last命令用于查询成功登录到系统的用户记录
lastb命令用于查询登录失败的用户记录
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六、日志管理策略

1、及时作好备份和归档
2、延长日志保存期限
3、控制日志访问权限
日志中可能会包含各类敏感信息,如账户、口令等
4、集中管理日志
将服务器的日志文件发到统一的日志文件服务器
便于日志信息的统一收集、整理和分析
杜绝日志信息的意外丢失、恶意篡改或删除

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