Linux初级介绍之Linux文件系统及日志分析

inode和block概述

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

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

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

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

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

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

inode的号码

是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

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

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*

通过删除inode号删除文件

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

模拟inode节点耗尽故障处理

主要的几个步骤

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

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

删除文件恢复

rm -rf /test/*
df -i
df -hT

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）

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

yum -y install e2fsprogs-devel e2fsprogs-libs

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

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/

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

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

xfs操作的具体步骤

使用fdisk创建分区/dev/sdb1，格式化xfs文件系统

fdisk /dev/sdb
partprobe /dev/sdb   
mkfs.xfs [-f] /dev/sdb1
mkdir /data
mount /dev/sdb1 /data/
cd /data
cp /etc/passwd ./
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/

系统日志

日志文件

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

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

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

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

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

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

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

日志记录的一般格式

绿框分别对应时间标签、主机名、子系统名、消息字段

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

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

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