一、硬盘组成和分区
硬盘由多个盘面组成。每个盘面有两个可以读写的面，通过磁头进行读写。每个面分成多个从内到外的同心圆，称为磁道。每个磁道按照一定角度分为扇区，扇区是最小的物理存储单位，扇区大小为512bytes.第一个扇区最重要，里面有MBR主引导记录和PT主分区表分别占446和64bytes. 每个面相同位置的上的同一组磁道组成柱面，柱面试分区的最小单位。
主分区和扩展分区最多4个；扩展分区最多一个；逻辑分区在扩展分区中；出来扩展分区其余分区能被格式化；逻辑分区SATA最多11个，IDE则为59个.
二、文件系统特性
文件系统中三个重要的特性super block, inode, block.
super block: 记录此文件系统的整体信息
inode:记录文件的属性和实际数据所在block的号码
block:记录文件的内容
访问方式: 首先找到文件对应的inode，然后将inode中的block号码同时取出读取其中内容.这种方式称为索引式文件系统。除此之外还有FAT读取方式，这种方式没有inode，因此是首先找到第一个block位置，然后在该block中读取到下一个block位置，依次类推. 该读取方式会来回依次读取，如果文件数据写入的block分散，此时读取速度较慢，需要进行 碎片整理，就是将同一个文件所属的block汇合在一起 （为什么会分散? 因为文件的删除、新增导致blockmap分配策略所致). 对于磁盘空间浪费，用du -sb .来查看当前目录的大小,用du -sm .用block数量为标准以MB来显示，则能看出浪费的空间.
三、Ext文件系统
文件系统一开始会将inode和block规划好，之后一般不会变化。但是对于大的文件系统，里面的inode和block数量很多，不容易管理。因此文件系统会在格式化的时候将该文件系统区分为多个块组(block group),每个块组由自己的独立的inode/block/super block系统。同时在文件系统的最前面有一个启动扇区，用来安装引导装载程序，可以制作出多重引导环境.
对于block比较大的时候，可能启动扇区和super block处在同一个block里面，也就是0号block。如果block较小，则分别处于0和1号block中.总之文件系统的前1024bytes始终是启动扇区.
对于上面分的block group内部含有data block,inode table,super block, file system description,block bitmap,inode bitmap.
data block:数据块.在Ext文件系统中所支持的block大小为1KB,2KB和4KB. 特性: block大小和数量在格式化的时候已经确定; 每个block内最多放一个文件的数据; 每个文件会占用多个block；小文件也会占用一个block(导致浪费). 对于第二点，block太大导致浪费，如果太小则inode会记录太多的block号码，导致文件系统不良读写.
inodetable: inode记录的文件属性由访问模式，所有者和组，文件大小，文件创建或状态改变时间，最近读取时间，文件特性，文件真正内容指向。特性: 每个inode大小固定128bytes; 每个文件仅占用一个inode; 文件系统所能创建的文件数量和inode数量相关;系统读取文件的时候必须首先找到inode,并分析权限然后再从inode中读取block号码.对于第一点，假设:inode有12个直接指向,一个间接指向，一个双间接指向，一个三间接指向,每个block 1KB，那么可以达到
12+256+256*256+256*256*256（KB)=16GB
superblock:超级块，记录着整个文件系统相关信息，没有superblock就没有这个文件系统。主要是block和inode总量，未使用和已经使用的inode/block数量, block和inode大小,文件系统的挂载时间，最近一次写入数据的时间和fsck时间等，一个validbit来表明0没有被挂载1已经被挂载.一般来说一个文件系统只有一个superblock，那么由于每个blcok group都有superblock?事实上，除了第一个外，之后的都是第一个superblock的备份.
file system desrciption:文件系统描述说明, 描述每个blcok group的开始和结束的block号码,
block bitmap 块对照表,对于添加或者删除文件的时候以此作为依据来将bitmap改为使用中或者未使用中
inode bitmap和block bitmap类似，只是这是记录的inode号码是否使用
使用sudo dumpe2fs /dev/sda2 查看根目录文件系统信息(如果加上 -h 参数则不会显示block group信息):
从上可知:Group0所占用的block号码从0到32767,superblock在0号block, file system description在1和2号block中.
block bitmap和inode bitmap分别在1025和1041的block上,inode table在1057-1568的block上
由于每个inode大小为256bytes,总共有1568-1057+1=512个block花在inode table上，因此inode数量为512*4096/256=8192个inode，这个group0还剩余2258个inode，剩余的为2084...
四、目录树
使用ls -li 查看目录内的文件所占用的inode号码
可以看出每个文件所占用的inode号码都不一样，分别129300,129297,129442
查看目录大小一般均为1024的倍数，因为block的大小所致
注意/proc在内存中建立，不占用硬盘空间
目录:当新建一个目录的时候，文件系统会至少分配一个inode和一个block。分别记录目录的权限属性和目录下文件和文件名对应的inode.
文件:当新建一个文件的时候，文件系统至少分配一个inode，如果文件大小在12*4K,则分配文件大小/4K个block，否则还要考虑给inode分配一个或者多个block用于间接指向.
目录读取:
比如读取/etc/passwd文件，那么通过挂载点信息找到/dev/sda2的inode号码为2的根目录，且inode具有全新rx可以读取block的内容.取得blcok号码后，并找到/etc目录的Inode号码 917505，发现有权限rx可以读取/etc的block，取得block号码后并找到内容为passwd文件的inode号码919283，其inode含有权限r,因此可以读passwd文件的内容，取出passwd相关的block读取.
磁盘读写: 对于文件数据离散问题，可以将文件复制出来，然后格式化文件系统再将数据复制回去解决。
五、Ext3日志文件系统
对于block group中将inode table和data block称为数据存放区域，而其他的则成为中间数据，因为这些中间数据会随着每次添加、删除和编辑的时候受到影响。一般情况下是可以顺利完成的。但是如果在文件写入系统的时候断电或者内核错误，导致数据不一致，那么下次重启的时候需要对整个文件系统进行检查，从而造成修复时间过长，这造成日志文件的兴起。
日志文件在系统要写入一个文件的时候，会先在日志记录块中记录某个文件准备要写入的信息。然后开始写入文件的权限和数据，开始更新中间数据。完成数据和中间数据的更新后，在日志记录块中完成该文件的记录。
异步写入，如果内存中的数据被更改过，此时该数据被设置为Dirty.可以使用sync命令来手动强制写回磁盘。在正常关机的时候会调用sync.
六、挂载点和VFS
文件系统要链接到目录树才能被使用，这种将文件系统和目录树相结合的操作称为挂载。挂载点一定是目录，该目录是该文件系统的入口。
如上/ /boot /home均为挂载点，因为文件系统最顶层目录的inode一般为2号.
因为/ /. /..都在同一个文件系统中，而inode号码一致，说明是同一个文件，也就是说根目录的上一级目录是自己
VFS是Virtual Filesystem Switch虚拟文件系统, 用于屏蔽各种文件系统的差异.
七、df和du
df 查看磁盘容量,使用: df [-ahijkHTm] [目录或者文件名]
-a 列出所有文件系统，包括/proc
其中/dev/shm是内存虚拟处理的文件系统
-k 以KB显示容量; -m 以MB显示容量; -h 简便显示; -H 以M=1000K来代替1024K;
-T 显示文件系统名称，比如ext3
-i 以inode数量代替容量来显示
du 查看目录容量,使用: du [-ahskm] 文件或者目录名称
-a 列出所有目录和文件容量，默认是仅仅统计目录
-h 简便显示; -s 列出总量而不列出每个子目录容量; -S包括子目录下的容量;-k 以KB显示; -m以MB显示
八、链接文件
硬链接，硬链接的inode号码和原文件一样，因此可以由一样的inode对文件内容进行访问修改。同时删除原文件后，硬链接还是能访问文件. 但是硬链接不能跨文件系统，同时不能链接到目录上（因为很复杂，目前还没实现).
软链接，软链接的Inode号码和原文件是不一样的，只是软链接会指向原文件的Inode号码，从而继续依赖原文件来实现访问和修改。这个时候删除原文件，则软链接失效，类似快捷方式。一般软链接用的跟多，因为没有硬链接的限制.
可以看出对于硬链接ln passwd passwd-hd，使用的inode数目并没有增加，而软链接ln -s passwd passwd-so则增加了1个，对于容量硬链接没有变化，而软链接增加了6,因为passwd为6byte。当删除原文件后，硬链接仍然有效，但是软链接异常。
关于文件的连接数量，是指有多少个硬链接附属到该文件上+1.对于目录则上，目录下还有多少个和自身指向一样的目录(一般是.或者..起作用). 总之连接数量就是当前文件系统中存在多少个重复的inode数目.
九、磁盘分区
fdisk /dev/sda 进入分区界面.
第一行是磁盘的文件名和容量。接下来是有255个磁头，63个扇区和3916个柱面.然后是每个柱面大小为8MB左右.
用fdisk -l 列出所有硬盘中的分区，不仅仅是/dev/sda,比如插入u盘后的/dev/sdb也会显示
增加和删除操作:
删除所有分区
增加一个512M主分区4
增加一个扩展分区1
增加一个逻辑分区2048M
新建分区sda6，选择扩展分区中还没有使用到的柱面开始，申请一定容量,之后重启。
然后进行格式化。如果用mkfs -t ext3 /dev/sda6,这样就默认格式化. 也可以用mke2fs [-b block 大小] [-i inode容量] [-L 卷标名称] [-j] 设备.其中-j是加入日志功能.-i表示该文件系统有总容量/inode容量.
磁盘检验:fsck [-t 文件系统] [-ACay] 设备. 其中-A是按照/etc/fstab内容将需要的设备检查一次,开机一般会执行. -a自动修复扇区, -y和-a类似, -C用直方图显示进度
badblocks [-svw] 设备名称.其中-s 在屏幕上列出进度, -v可以在屏幕上看到进度,检查哪些block是坏的
磁盘挂载: mount [-t 文件系统] [-L 卷标名称] [-o 选项] [-n] 设备名称 挂载点
-a 依据配置文件/etc/fstab将所有没有挂载的磁盘挂载进来
-l 列出目前所挂载的信息
-L 利用卷标名进行挂载
-o 设置挂载的参数,一般默认即可.其中有个-o remount很有用
比如 mount /dev/sda6 /mnt/sda6这样就将刚创建的文件系统挂载到/mnt/sda6目录下了。直到下次开机之前有效
(系统支持的文件系统名称在/etc/filesystems, 系统已经加载的文件系统名称在/proc/filesystems,文件系统驱动程序在/lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs目录下)
目录挂载：
mkdir /mnt/home
mount --bind /home /mnt/home
这样就将/home 挂载到/mnt/home目录下.
磁盘卸载:可以用设备名 umount /dev/sda6 ; 也可以用挂载点卸载 umount /mnt/sda6;
目录卸载:只能用挂载点卸载 umount /mnt/home
修改文件系统卷标名:e2label
e2label 设备名称 新的label名称.
比如e2label /dev/sda6 "mytest",用dumpe2fs -h /dev/sda6可以看出文件系统名称更改为my_test
硬盘测试: hdparm [-Tt] 设备名称
分别测试cache访问性能和硬盘实际访问性能
开机挂载:一般来说，对于手动挂载，到下次开机的时候会失效。因此需要开机自动挂载.
上面的/etc/fstab文件中第一列是文件系统的设备文件名，第二列是挂载点，第三列是文件系统，第四列树文件系统参数默认即可，第五列能否被dump备份命令使用0表示不备份1表示每条进行dupm备份操作2表示不定期进行dupm备份操作,第六列是否以fsck检验扇区0不要检验1最早检验2次之检验一般根目录为1其余为2，上面为/dev/sda6的挂载. /etc/fstab是开机的配置文件，实际文件系统的挂载是记录到/etc/mtab和/proc/mounts中.
特殊挂载: 使用loop将大文件制作成设备挂载或者交换文件设备挂载
首先dd if=/dev/zero of=/home/loopdev bs=1M count=512，这是用/dev/zero设备一直输出0到/home/loopdev文件中使得内容容量达到512个bs(1M)的大小.这样/home目录生成大文件loopdev.
然后 mkfs -t ext3 /home/loopdev将大文件进行格式化,如果是交换文件则用mkswap /home/loopdev
最后 mount -o loop /home/loopdev /median/cdrom 将格式化后设备文件进行挂载,对于交换文件用swapon来启动即可
这样在原有的分区中虚拟化一个新的分区
内存交换空间的构建:和上面类似，只是要修改文件系统id, 在分区界面中使用t将原先82改成82即可.然后重启，接着用mkswap /dev/sda7来进行交换文件的格式化.
查看原先的内存交换空间
将刚新建的交换分区加入swapon,撤销swapoff
查看已经存在的交换文件系统
一般最多能创建32个swap