磁盤配額技術(shù)的分析與實(shí)現(xiàn)

劉春　李淑芝

摘要：磁盤配額技術(shù)是linux操作系統(tǒng)具有的限制用戶或組文件數(shù)量與磁盤容量的的特性，也支持網(wǎng)頁(yè)空間、每個(gè)用戶郵件空間、每個(gè)用戶最大的可用網(wǎng)絡(luò)硬盤限制，從而實(shí)現(xiàn)維護(hù)所有用戶對(duì)硬盤空間的合理使用。該文闡述了文件系統(tǒng)創(chuàng)建，磁盤分區(qū)，掛載以及磁盤配額技術(shù)配置、使用。

關(guān)鍵詞：文件系統(tǒng)；掛載；內(nèi)存交換空間；磁盤配額

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）36-8808-02

1 文件系統(tǒng)介紹

1.1 linux文件系統(tǒng)種類

文件系統(tǒng)是指文件在硬盤上的存儲(chǔ)方法和排列順序。Linux 系統(tǒng)最重要的特征之一是支持多種文件系統(tǒng)，可以和多種文件系統(tǒng)并存。在Linux文件系統(tǒng)中，ext2/ext3文件系統(tǒng)、虛擬文件系統(tǒng)、/proc文件系統(tǒng)是三個(gè)具有代表性的文件系統(tǒng)。

ext2文件系統(tǒng)是二級(jí)擴(kuò)展文件系統(tǒng)，是使用最多的格式。存取文件性能很好，對(duì)中小型文件進(jìn)行存取時(shí)尤為突出優(yōu)點(diǎn)?？梢灾С?56字節(jié)的長(zhǎng)文件名。但是EXT2文件系統(tǒng)在寫(xiě)入文件內(nèi)容同時(shí)，并沒(méi)有寫(xiě)入文件的mete-date與文件相關(guān)的權(quán)限、所有者、創(chuàng)建和訪問(wèn)時(shí)間。先寫(xiě)入文件的內(nèi)容，等到空閑時(shí)間才會(huì)寫(xiě)入文件的mete-date，但是如果在未寫(xiě)入mete-date前系統(tǒng)突然斷電，就有可能造成文件系統(tǒng)處于不一致的狀態(tài)，生產(chǎn)文件的缺失。

Ext3是日志文件系統(tǒng)，由于通過(guò)日志解決任何改變的數(shù)據(jù)的記錄工作。具有可伸縮性和健壯性。記錄元數(shù)據(jù)的任何改變，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中在某個(gè)階段被中斷時(shí)，Ext3文件系統(tǒng)可以根據(jù)歷史記錄直接回溯到并重整被中斷的部分，回復(fù)工作速度相當(dāng)快。

虛擬文件系統(tǒng)VFS并不是一種實(shí)際的文件系統(tǒng)。它只存在于內(nèi)存中，不存在于任何外存空間。VFS在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)建立，在系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)消亡。VFS可以支持linux多個(gè)不同的文件系統(tǒng)，允許用戶同時(shí)能透明地使用。

/proc是虛擬文件系統(tǒng)，它只存在內(nèi)存當(dāng)中，而不占用外存空間。它以文件系統(tǒng)的方式為訪問(wèn)系統(tǒng)內(nèi)核數(shù)據(jù)的操作提供接口。用戶或應(yīng)用程序讀取proc文件時(shí)，proc文件系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)從系統(tǒng)內(nèi)核讀出所需信息并提交的。

1.2 linux文件系統(tǒng)運(yùn)行

與操作系統(tǒng)密切相關(guān)，linux操作系統(tǒng)的文件權(quán)限與文件屬性，權(quán)限與屬性放到inode中，其中一個(gè)文件占用一個(gè)inode，并記錄該文件的數(shù)據(jù)存放的block號(hào)，block的大小數(shù)量在格式化時(shí)就固定了，文件的數(shù)據(jù)存入block中，每個(gè)block內(nèi)最多只能放一個(gè)文件的數(shù)據(jù)，如果文件過(guò)大，就會(huì)占用多個(gè)block，若文件小于block，那么block剩余空間就不能使用，產(chǎn)生浪費(fèi)。而文件的整體信息存放到superblock超級(jí)塊，包括數(shù)據(jù)塊的總量、使用量、剩余量等信息。

linux文件系統(tǒng)為索引式文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)訪問(wèn)的方式為索引式，系統(tǒng)一開(kāi)始就規(guī)劃好inode與block，每個(gè)inode與datablock都有編號(hào)，每一個(gè)文件的inode里先存放的文件數(shù)據(jù)存放放的block號(hào)，系統(tǒng)在讀取文件時(shí)需要先找到inode，并分析inode所記錄的權(quán)限與用戶是否相符，若符合在根據(jù)inode編號(hào)讀取block，那么就能夠讀出該文件的實(shí)際數(shù)據(jù)，可以再短時(shí)間內(nèi)讀取文件的全部數(shù)據(jù)。由于ext2/ ext3是索引式文件系統(tǒng)，具有不需要整理碎片的優(yōu)點(diǎn)。

2 磁盤配額技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

2.1 磁盤分區(qū)

硬盤由磁道、扇區(qū)、柱面、簇等構(gòu)成物理結(jié)構(gòu)，硬盤分區(qū)就是指定分區(qū)的起始與結(jié)束柱面，可以訪問(wèn)的區(qū)域是由A柱面到B柱面之間的塊。主要分為主分區(qū)、擴(kuò)展分區(qū)、邏輯分區(qū)三種。由于主引導(dǎo)扇區(qū)只有64bytes，最多只能記錄四條分區(qū)信息，因此這四條記錄成為主分區(qū)，每個(gè)主分區(qū)的記錄在主分區(qū)表里占14bytes；如果要建多于四個(gè)的分區(qū)，就要拿出一個(gè)主分區(qū)做為擴(kuò)展分區(qū)，再在擴(kuò)展分區(qū)里面進(jìn)行其它的分區(qū)操作。在建擴(kuò)展分區(qū)的時(shí)候需要建立一張對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展分區(qū)表，它記錄了在這個(gè)擴(kuò)展分區(qū)里的分區(qū)的相關(guān)信息；理論上沒(méi)有分區(qū)數(shù)量的限制，在擴(kuò)展分區(qū)內(nèi)部的分區(qū)叫做邏輯分區(qū)，如/dev/hda5，/dev/hda6/等；分好區(qū)后，分區(qū)沒(méi)有任何文件。只用向分區(qū)里寫(xiě)入相應(yīng)格式的數(shù)據(jù)，操作系統(tǒng)才能夠識(shí)別，比如，NTFS，ext2，ext3等文件系統(tǒng)。

2.2 掛載點(diǎn)

文件系統(tǒng)由inode與block，superblock構(gòu)成，但是文件系統(tǒng)必須鏈接到目錄樹(shù)，與目錄樹(shù)結(jié)合起來(lái)，用戶才可以使用，這個(gè)操作過(guò)程就是文件系統(tǒng)掛載過(guò)程。如下所示查看掛載目錄/、/home， 可得到對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)備文件名為/dev/hda2，/dev/hda1，系統(tǒng)顯示的每一行的文件屬性不相同，而且這二個(gè)目錄的掛載點(diǎn)也不相同，其inode也不相同，所以/、/home為二個(gè)不同的文件系統(tǒng)。

[root@localhost ～]# li —lid / boot /home

2 drwrx-xr-x 23 root root 4096 oct 20 07：32 /

2 drwrx-xr-x 4 root root 1024 oct 15 09：04 /boot

195649 drwrx-xr-x 3 root root 4096 oct 15 09：10 /home

[root@localhost ～]# df

Filesystem 1K-blocks Used Available Use% Mounted on

/dev/hda2 7827412 1947036 5476344 27% /

/dev/hda1 256661 16074 264227 6% /boot

2.3 掛載與卸載endprint

掛載點(diǎn)是進(jìn)入磁盤分區(qū)的入口，單一的文件系統(tǒng)不能被重復(fù)掛載在不同的目錄上，同樣單一的目錄不能重復(fù)掛載多個(gè)文件系統(tǒng)，掛載點(diǎn)的目錄若原先不是空目錄，那掛載了文件系統(tǒng)后，原來(lái)的目錄下的文件就會(huì)暫時(shí)被掩藏，并不是覆蓋，等到新分區(qū)被卸載后，隱藏的目錄就再次顯示出來(lái)。

根目錄是整個(gè)目錄是重要目錄，無(wú)法卸載。但是當(dāng)進(jìn)入單用戶維護(hù)模式時(shí)當(dāng)根目錄顯示“只讀”狀態(tài)需要重新掛載時(shí)，就需要重新啟動(dòng)。

可以掛載文件系統(tǒng)到某一目錄下，也可以利用mount實(shí)現(xiàn)某個(gè)目錄掛載到另外一個(gè)目錄，也可以掛載光盤、軟盤、U盤。

[root@localhost ～]#mkdir /mnt/wenjian

[root@localhost ～]#mount /dev/hda5 /mnt/wenjian

[root@localhost ～]#mkdir /mnt/upan

[root@localhost ～]#mount —t vfat —o iocharset=cp950 /dev/hda6 /mnt/upan

2.4 內(nèi)存交換空間構(gòu)建

安裝linux時(shí)，必須具備的兩個(gè)分區(qū)，一是根分區(qū)，一是內(nèi)存交換分區(qū)swap，swap解決在物理內(nèi)存不足的情況下所造成的內(nèi)存擴(kuò)展功能。swap不會(huì)使用到目錄樹(shù)的掛載，不需要指定掛載點(diǎn)。當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)， 為了讓后臺(tái)程序繼續(xù)工作，暫時(shí)將不用的內(nèi)存數(shù)據(jù)存放到swap中，內(nèi)存把空出來(lái)的空間加載需要執(zhí)行的程序，提高內(nèi)存運(yùn)行速度。

構(gòu)建swap分區(qū)的可以采用物理分區(qū)方法構(gòu)建，也可以使用文件構(gòu)建，運(yùn)用物理分區(qū)構(gòu)建方法：

1） 運(yùn)用fdiskh劃分分區(qū)給 swap，需要設(shè)置system ID。

2） 利用新建swap格式的“mkswap 設(shè)備文件名”格式化成swap分區(qū)格式。

3） 運(yùn)行“swapon 設(shè)備文件名”將swap分區(qū)設(shè)備啟動(dòng)。 盡管閃回完成，刪除的原表已經(jīng)復(fù)原，但它在回收站站用的空間數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有立即收回，必須使用PURGE RECYCLEBI命令來(lái)清空。在恢復(fù)一個(gè)表時(shí)，Oracle將恢復(fù)依賴對(duì)象，比如索引等，但依賴對(duì)象保留隱晦的系統(tǒng)生成名，需要對(duì)它們進(jìn)行重新命名。

2.5 quota分配磁盤配額

quota 配置文件首先分析整個(gè)文件系統(tǒng)中每個(gè)用戶或組的文件總數(shù)與總?cè)萘?，再將?shù)據(jù)記錄在文件系統(tǒng)中，在配置文件中使用戶或組賬號(hào)的限制值規(guī)定容量限制或文件數(shù)量限制，分別都有2個(gè)限制值，分別是soft與hard，，其中hard表示用戶的用量絕對(duì)不會(huì)超過(guò)這個(gè)限制值，soft表示用戶在低于soft值時(shí)，可以正常使用磁盤，若超過(guò)soft，x系統(tǒng)給用戶警告，并給出寬限時(shí)間，具體步驟為：

1） 查看系統(tǒng)是否裝了quota軟件包；

2） 使用userquota選項(xiàng)將要做磁盤配額的分區(qū)掛載到某個(gè)目錄上；

3） 創(chuàng)建磁盤配額管理的數(shù)據(jù)庫(kù)文件；

4） 激活要做磁盤配額的分區(qū)；

5） 根據(jù)用戶需求來(lái)設(shè)置配置文件，設(shè)定磁盤配額限制；

3 結(jié)束語(yǔ)

由于多用戶、多任務(wù)的Linux系統(tǒng)中，為了維護(hù)所有用戶對(duì)硬盤空間的合理使用，避免少數(shù)用戶大量占用磁盤空間，影響其他用戶的使用權(quán)限，因此系統(tǒng)需要限制磁盤空間給用戶，妥善分配資源，運(yùn)用文件系統(tǒng)建立、磁盤配額技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)限制某一用戶組或用戶所能使用的最大磁盤容量，實(shí)現(xiàn)維護(hù)硬盤空間的合理使用。

參考文獻(xiàn)：

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