Linux文件系统与日志分析（inode、inode节点耗尽故障处理、文件备份和恢复、日志文件管理）

一、inode和block概述

1.文件和扇区

• 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。

2.块（block）

• 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，是一次性读取多个扇区，即一个块一个块的读取的。

3.文件数据

• 文件数据包括实际数据与元数据（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。

二、inode（索引节点）

• 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。

1.inode的内容

■inode包含文件的元信息

• 文件的字节数
• 文件拥有者的User ID
• 文件的Group ID
• 文件的读、写、执行权限
• 文件的时间戳
• …

■用stat命令可以查看某个文件的inode信息

- 示例：stat aa.txt

■ Linux系统文件三个主要时间属性

• 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
  

■目录文件的结构

• 目录也是一种文件
• 目录文件的结构

■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

■对于用户，文件名只是inode号码便于识别的别称

2.inode的号码

■用户通过文件名打开文件时，系统内部的过程

• 系统找到这个文件名对应的inode号码
• 通过inode号码，获取inode信息
• 根据inode信息，找到文件数据所在的block，读出数据

■查看inode号码的方法

• ls -i命令：查看文件名对应的inode号码

ls -i aa.txt

• stat命令：查看文件inode信息中的inode号码

stat aa.txt

3.inode的大小

■inode也会消耗硬盘空间

• 每个inode的大小一般是128字节或256字节

■格式化文件系统是确定了inode的总数

■使用df -i命令可以查看每个硬盘分区的inode总数和已经使用的数量

3.inode的特殊作用

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：

• 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；
• 移动文件或重命名文件，只是改变文件名，不影响 inode 号码；
• 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。
• 文件数据被修改保存后，会生成一个新的 inode 号码。

4.通过删除inode号删除文件

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

演示：

命令二同理不演示了

三、模拟inode节点耗尽故障处理

步骤总汇

1、使用fdisk创建分区/dev/sdb1，分区大小30M即可
fdisk /dev/sdb  
mkfs.ext4 /dev/sdb1   #这边我们用ext4类型的文件系统进行模拟
mkdir /test
mount /dev/sdb1 /mnt
df -i

2、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
df -i
df -hT
3、删除文件恢复
rm -rf /test/*
df -i
df -hT

演示

1.使用fdisk创建分区/dev/sdb1，格式化并挂载



2.模拟inode节点耗尽故障

3.删除恢复文件

四、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）


1、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

2、安装依赖包
yum -y install e2fsprogs-devel e2fsprogs-libs

3、编译安装 extundelete
cd /test  切换到test目录中
wget http://nchc.dl.sourceforge.net/project/extundelete/extundelete/0.2.4/extundelete-0.2.4.tar.bz2   #官网下载源
tar jxvf extundelete-0.2.4.tar.bz2               #解压tar包
cd extundelete-0.2.4/                            #切换到解压出来的目录中
./configure --prefix=/usr/local/extundelete && make && make install  #指定安装目录，开始安装   
ln -s /usr/local/extundelete/bin/* /usr/bin/          #创建软连接，让系统识别命令

4、模拟删除并执行恢复操作
cd /test
echo a>a
echo a>b
echo a>c
echo a>d
ls
extundelete /dev/sdb1 --inode 2			#查看文件系统/dev/sdb1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/

演示：
1.用fdisk创建分区/dev/sdb1，格式化ext3文件类型并挂载

2.安装依赖包

3.编译安装 extundelete

4.模拟删除并恢复文件

五、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 与 xfsrestore 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解析
5.不能备份两个具有相同UUID的文件系统（可用 blkid命令查看）

xfsdump命令常用的选项：
-f	    指定备份文件目录
-L	    指定标签 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

步骤如下：

1、使用fdisk创建分区/dev/sdb1，格式化xfs文件系统
fdisk /dev/sdb
partprobe /dev/sdb   
mkfs.xfs [-f] /dev/sdb1
mkdir /data
mount /dev/sdb1 /data/
cd /data
cp /etc/passwd ./
mkdir test
touch test/a

2、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]

3、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/

演示：
1.使用fdisk创建分区/dev/sdb1，格式化xfs文件系统并挂载




2.使用 xfsdump 命令备份整个分区

六、系统日志

1.日志文件

1.1 日志的功能

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

1.2 日志的分类

■内核及系统日志

• 由系统服务 rsyslog 统一进行管理，日志格式基本相似
• 主配置文件 /etc/rsyslog.conf

■用户日志

• 记录系统用户登录及退出系统的相关信息
• 主配置文件/var/log/secure

■程序日志
由各种应用程序独立管理的日志文件，记录格式不统一

1.3 系统日志默认保存位置

系统日志文件都默认放在目录/var/log/下

1.4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、To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/security: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

2.内核及系统日志

■由系统服务 rsyslog 统一进行管理

• 软件包：rsyslog-7.4.7-16.el7.x86_64、
• 主要程序：/sbin/rsyslogd
• 配置文件：/etc/rsyslog.cont

2.1 查看rsyslog.conf配置文件

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）

2.2 日志消息的级别

级号	优先级级别	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，需要提醒用户的重要事件。
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。

2.3 日志记录的一般格式

3.用户日志分析

■保存了用户登录、退出系统的相关信息

• /var/log/lastlog：最近的用户登录事件
• /var/log/wtmp：用户登录、注销及系统开、关机事件
• /var/run/utmp：当前登录的每个用户的详细信息
• /var/log/secure：与用户验证相关的安全性事件

■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

4.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

5.日志管理策略

■及时作好备份和归档

■延长日志保存期限

■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

■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