沒(méi)那么神秘：Linux下生存實(shí)錄(7)

四、系統(tǒng)（QQ：小默862693539）管理

linux系統(tǒng)（QQ：小默862693539）管理是很大一個(gè)領(lǐng)域，有專(zhuān)門(mén)的一群從業(yè)者靠此養(yǎng)家糊口，我無(wú)法在此進(jìn)行詳細(xì)講解，僅以幾類(lèi)常規(guī)操作拋磚引玉。

1、數(shù)據(jù)備份。隨著對(duì)電腦的依賴(lài)，我們多多少少積累了些重要資料，可以說(shuō)這些資料是形成我們"個(gè)人能力"的主要來(lái)源，一旦丟失，多年的工作經(jīng)驗(yàn)、生活點(diǎn)滴均將化為煙云，這是我們一筆無(wú)形的財(cái)富。硬盤(pán)老化、操作系統(tǒng)（QQ：小默862693539）異常、電腦遺失等等都會(huì)導(dǎo)致資料丟失，為避免損失，應(yīng)該養(yǎng)成定期備份數(shù)據(jù)的習(xí)慣。

就我個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，數(shù)據(jù)備份要注意以下幾點(diǎn)：

1）存放備份的介質(zhì)。必須要有一塊獨(dú)立外置硬盤(pán)（500G移動(dòng)硬盤(pán)外套硬盤(pán)盒）用于存放備份數(shù)據(jù)，而不是在電腦內(nèi)置硬盤(pán)上的一個(gè)分區(qū)備份到另一個(gè)分區(qū)，否則即便有備份，一旦內(nèi)置硬盤(pán)出問(wèn)題，原始數(shù)據(jù)和備份數(shù)據(jù)都將掛掉；

2）內(nèi)置硬盤(pán)的分區(qū)。電腦內(nèi)置硬盤(pán)在分區(qū)規(guī)劃時(shí)，應(yīng)單獨(dú)創(chuàng)建一個(gè)文件系統(tǒng)（QQ：小默862693539），專(zhuān)門(mén)用于存放需要定期備份的數(shù)據(jù)（這里的幾個(gè)說(shuō)法容易混淆，概念澄清下，外置硬盤(pán)中用于存放備份而來(lái)的分區(qū)不妨稱(chēng)之為backup分區(qū)，內(nèi)置硬盤(pán)中用于存放我們重要資料的需要被定期備份出去的分區(qū)稱(chēng)之為data分區(qū)）；

3）其他項(xiàng)：

A）全備，每次將所有數(shù)據(jù)資料全量備份而非僅備有差異部分（非增備）；

B）兩個(gè)快照，任何時(shí)候應(yīng)保留上上次和上次的兩個(gè)備份快照，完成本次備份后再刪除上上次備份快照，避免備份過(guò)程出問(wèn)題導(dǎo)致歷史備份丟失；

C）直備，保持?jǐn)?shù)據(jù)資料完整目錄結(jié)構(gòu)，直接備份到外置硬盤(pán)的backup分區(qū)，說(shuō)白了就是直接復(fù)制，不進(jìn)行任何再加工；

D）月備，數(shù)據(jù)備份的周期要視你具體數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)更新頻率而定，個(gè)人而言，100g的數(shù)據(jù)量，備份耗時(shí)差不多25分鐘，我一般每月備份一次（小提示，將工作、生活上需要定期做的事項(xiàng)按不同執(zhí)行周期分類(lèi)梳理到一張電子表格中，不時(shí)看看，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，原來(lái)我是那么井井有條--引至《愛(ài)我何需理由》，作者：自戀小王子（這是筆名，真名吳鳳輝，嘎嘎嘎嘎～）：-）。

在備份軟件方面，無(wú)須其他特殊軟件，只要有tar、bzip2、gzip、zip、unzip幾個(gè)常見(jiàn)命令即可。下面依次以直接打包備份、打包壓縮備份、打包壓縮帶進(jìn)度備份三種方式，由淺入深介紹具體備份操作。

1）直接打包備份。為了保持目錄結(jié)構(gòu)，通過(guò)采用打包命令tar進(jìn)行備份。比如，希望將/data目錄備份到名為backup_120g的外置硬盤(pán)上，備份文件命名為data_backup.tar，那么完整命令及參數(shù)如下：　

tar -p /data -cf /media/backup_120g/data_backup.tar 

其中，-p表示完全保持/data目錄下所有文件的文件屬性，-cf表示需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)備份文件且命名為backup.tar。

數(shù)據(jù)備份的時(shí)間點(diǎn)往往是我們最為關(guān)心的信息，所以習(xí)慣上備份文件名應(yīng)該加上時(shí)間戳。linux的date命令能根據(jù)不同參數(shù)生成指定日期信息，完整的命令及參數(shù)如下：

tar -p /data -cf /media/backup_120g/data_backup@`date +%m-%d`.tar 

其中，包裹命令date的"`"符號(hào)是tab鍵正上方、1鍵左邊那個(gè)鍵，而非單引號(hào)。以指示shell優(yōu)先執(zhí)行整個(gè)命令行中該符號(hào)對(duì)包裹的命令（即，date +%m-%d）。

如果外置硬盤(pán)空間有限，/data中又包含部分不那么重要的數(shù)據(jù)（如，臨時(shí)目錄tmp，與windows虛擬機(jī)同享文件的目錄share_folder），那么備份時(shí)可以將這些目錄排除掉，通過(guò)tar的--exclude參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)：

tar -p /data --exclude=/data/misc/tmp --exclude=/data/misc/software/vm/win_7/share_folder -cf /media/backup_120g/data_backup@`date +%m-%d`.tar 

其中，--exclude參數(shù)語(yǔ)法非常特殊（其他命令中的該參數(shù)也是如此），注意幾點(diǎn)：A）命令中的所有參數(shù)必須為絕對(duì)路徑而非相對(duì)路徑，且不能用~等等縮寫(xiě)字符；B）所有路徑最后不能以"/"結(jié)尾。

2）打包壓縮備份。如果排除了部分不重要數(shù)據(jù)后外置硬盤(pán)空間仍然緊張，可以考慮對(duì)打包文件進(jìn)行壓縮。linux上常見(jiàn)的壓縮命令包括gzip和bzip2，由于兩者采用的不同壓縮算法，導(dǎo)致前者壓縮率較低但速度較快，后者壓縮率較高但速度慢，但相關(guān)用法差不多，請(qǐng)按需擇優(yōu)選用（本例以gzip為例，若需bzip2則直接替換即可）。打包和壓縮是兩個(gè)獨(dú)立操作，寫(xiě)兩條命令多麻煩��！不用，借助linux強(qiáng)大的管道和重定向機(jī)制，可以在一條命令中以非常自然的方式實(shí)現(xiàn)：

tar -p -cf - /data --exclude='/data/misc/tmp' --exclude='/data/misc/software/vm/win_7/share_folder' | gzip > /media/backup_120g/data_backup@`date +%m-%d`.tar.gz 

別被這些奇怪符號(hào)嚇著，管道符（"|"）用于實(shí)現(xiàn)"打包一點(diǎn)壓縮一點(diǎn)"，重定向符（">"）用于實(shí)現(xiàn)"壓縮一點(diǎn)寫(xiě)一點(diǎn)到備份文件中"，這樣，串起來(lái)就是"不停打包、不停壓縮、不停寫(xiě)文件"的流水作業(yè)，理解了吧！其中，上個(gè)命令中-cf后面跟的是備份文件名，本命令中改為"-"，就在告訴shell說(shuō)，"先別急著寫(xiě)文件，你（shell）把我（tar）剛生成的數(shù)據(jù)流傳遞給后面負(fù)責(zé)壓縮的兄弟（gzip），它知道該寫(xiě)哪個(gè)文件，謝謝哈～"。說(shuō)明兩點(diǎn)，A）你是否注意到備份文件的擴(kuò)展名為".tar.gz"，不僅本例，涉及l(fā)inux主題的網(wǎng)站提供的下載幾乎都采用這種命名方式，這叫命名約定，通常來(lái)說(shuō)，如果僅打包不壓縮則擴(kuò)展名為".tar"，如果打包且采用gzip壓縮則擴(kuò)展名為".tar.gz"，如果打包且采用bzip2壓縮則擴(kuò)展名為".tar.bz"或".tar.bz2"；B）其實(shí)tar命令使用--gzip和--bzip2參數(shù)可以直接實(shí)現(xiàn)打包壓縮，無(wú)須像上例，采用管道和重定向來(lái)實(shí)現(xiàn)，但，為精確顯示整個(gè)備份進(jìn)度率，必須采用這種變通方式，請(qǐng)接著看。

3）打包壓縮帶進(jìn)度備份。要顯示備份進(jìn)度，必須得事前知道待備份數(shù)據(jù)（/data）的大小，可通過(guò)du命令實(shí)現(xiàn)：

du -sk /data --exclude='/data/misc/tmp' --exclude='/data/misc/software/vm/win_7/share_folder' 

其中，-s表示計(jì)算/data整個(gè)目錄包括子目錄下所有文件的大小總和，-k表示計(jì)算結(jié)果以k為單位（或者m、g、t等）顯示，單位的精度越高，在計(jì)算百分比進(jìn)度時(shí)就越精確。

待備份目錄大小知道了，如何計(jì)算進(jìn)度？上面介紹過(guò)，打包、壓縮、寫(xiě)文件都在借助管道傳遞數(shù)據(jù)流，如果能查看到管道中已經(jīng)傳遞的數(shù)據(jù)量大小，用此大小除以總大小不就能顯示出當(dāng)前備份進(jìn)度了么？噹噹噹噠～，pv就可以，顧名思義pv就是pipe viewer，明白了吧，管道查看器，它是監(jiān)測(cè)管道數(shù)據(jù)的超級(jí)武器，沒(méi)事多用用、系統(tǒng)（QQ：小默862693539）更健康。

tar -p -cf - /data --exclude='/data/misc/tmp' --exclude='/data/misc/software/vm/win_7/share_folder' | pv --size xxx | gzip > /media/backup_120g/data_backup@`date +%m-%d`.tar.gz 

其中，xxx部分請(qǐng)用前面du命令輸出結(jié)果（待備份目錄/data總大小），并手工添加單位k。效果如下：

（可視化備份進(jìn)度）

好了，到此包括打包、壓縮、排除不重要目錄、打時(shí)間戳、顯示進(jìn)度等特性在內(nèi)的linux常規(guī)備份操作就介紹完了，一條命令啰哩吧嗦說(shuō)了一大堆，看來(lái)的確是老了（小吳，好好干，路還長(zhǎng)）。內(nèi)容是多了點(diǎn)，一次沒(méi)看明白就多看幾次，其實(shí)也不復(fù)雜，我們一起看看簡(jiǎn)化模型吧（啰嗦的平方就是在下，謝謝，：O）。

du -sk /source 
tar -p -cf - /source | pv --size xxxk | gzip > dest.tar.gz 

有備份就有恢復(fù)，相對(duì)備份操作而言，恢復(fù)就太簡(jiǎn)單了。仍用tar命令，參數(shù)不同而言：

tar -xv -f dest.tar.gz -C  

其中，-x表示執(zhí)行解壓解包操作，采用哪種解壓算法由tar自行偵測(cè)后決定，-v表示顯示以及解壓出的文件列表，-f表示該參數(shù)后面緊跟的就是待解壓的文件名，-C表示該參數(shù)后面緊跟是解壓后的文件存放路徑。

這次真的說(shuō)完了，沒(méi)想到我對(duì)樸實(shí)的tar如此動(dòng)情，不知不覺(jué)談了這么多關(guān)于她的點(diǎn)滴。在介紹她的同時(shí)，我也再次品味到了unix（linux的大哥）哲學(xué)——分工明確、各司其職、齊心協(xié)作。（tar哭著說(shuō)，你娶我是想更接近我哥）。

2、碎片整理。要理解碎片，必須先了解硬盤(pán)基本結(jié)構(gòu)和硬盤(pán)讀寫(xiě)機(jī)制兩個(gè)概念。之后，再看看不同操作系統(tǒng)（QQ：小默862693539）寫(xiě)文件的策略，你自然會(huì)明白碎片在linux下是啥東東。

硬盤(pán)基本結(jié)構(gòu)。硬盤(pán)內(nèi)部是由多張磁片和一個(gè)機(jī)械臂組成，磁片上最小單位是扇區(qū)，一旦硬盤(pán)停止工作后（如，關(guān)機(jī)），機(jī)械臂將復(fù)位到第一個(gè)扇區(qū)處。對(duì)于扇區(qū)而言，不論寫(xiě)入數(shù)據(jù)有多小，一旦占用了某個(gè)扇區(qū)后，其他數(shù)據(jù)就不能再寫(xiě)入通過(guò)扇區(qū)，即便該扇區(qū)還有空余空間（這就是為什么我們說(shuō)一個(gè)大文件要比拆分為多個(gè)小文件的合計(jì)要小一些的原因）。每次讀或?qū)懖僮髦�前，機(jī)械臂先移動(dòng)尋找到要訪(fǎng)問(wèn)的扇區(qū)，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為“尋址”，由于機(jī)械臂移動(dòng)是個(gè)物理動(dòng)作，如果讀寫(xiě)操作老是在不同扇區(qū)間不停移來(lái)移去，勢(shì)必會(huì)增長(zhǎng)讀寫(xiě)操作耗時(shí)。

硬盤(pán)讀寫(xiě)機(jī)制。我們?yōu)槊總�(gè)扇區(qū)編個(gè)號(hào)，最開(kāi)始的是0號(hào)扇區(qū)、接著是1號(hào)、然后2號(hào)、以此類(lèi)推，任何操作系統(tǒng)（QQ：小默862693539）都會(huì)嘗試盡量將文件寫(xiě)入靠前的扇區(qū)，若已被占用則嘗試下個(gè)扇區(qū)，直到找到空閑扇區(qū)，這樣，理想情況下，整個(gè)硬盤(pán)應(yīng)該是先用完靠前的空間。

了解了基礎(chǔ)概念后，我們假定有A、B、C三個(gè)文件，依次連續(xù)占據(jù)0～3號(hào)扇區(qū)、4～7號(hào)扇區(qū)、8～9號(hào)扇區(qū)，如下圖所示：

（碎片：初始狀態(tài)）

這時(shí)，用戶(hù)編輯了文件B，增加了大量?jī)?nèi)容，導(dǎo)致文件B體積增大了2個(gè)扇區(qū)的大小，windows寫(xiě)文件時(shí)采用的策略——“可以接受兩地分居”，即，將增加部分內(nèi)容寫(xiě)入最靠前空閑的10號(hào)和11號(hào)兩個(gè)扇區(qū)，如下圖所示：

（windows寫(xiě)文件策略）

以后，一旦用戶(hù)需要訪(fǎng)問(wèn)文件B，系統(tǒng)（QQ：小默862693539）先尋找到4號(hào)扇區(qū)，將4～7號(hào)扇區(qū)讀入內(nèi)存，再尋找到10號(hào)扇區(qū)，將10～11號(hào)扇區(qū)讀入內(nèi)存，最后將這6個(gè)扇區(qū)合并供用戶(hù)使用。設(shè)想一下，剛裝好系統(tǒng)（QQ：小默862693539）時(shí)硬盤(pán)上有5000個(gè)文件，其中1000個(gè)在后來(lái)系統(tǒng)（QQ：小默862693539）使用過(guò)程中被人為或程序調(diào)整過(guò)大小，那么這1000個(gè)文件個(gè)個(gè)都被截成幾段，這就形成了“碎片”，文件越多、文件寫(xiě)入次數(shù)越多，產(chǎn)生的碎片就越多。

linux寫(xiě)文件采用的是與windows恰好相反的另一個(gè)策略——“分開(kāi)就不是家庭”，即，將文件B后面緊挨著的文件C向后移動(dòng)兩個(gè)扇區(qū)，移動(dòng)后文件C就從先前的8～9號(hào)扇區(qū)變成10～11號(hào)扇區(qū)，8～9號(hào)扇區(qū)空出來(lái)用于存放文件B增大的部分，如下圖所示：

（linux寫(xiě)文件策略）

顯然，按linux的策略，無(wú)論硬盤(pán)中有多少文件、寫(xiě)入多少次，系統(tǒng)（QQ：小默862693539）永遠(yuǎn)不可能產(chǎn)生碎片。再回到前面的問(wèn)題，linux碎片整理代表什么？代表沒(méi)事找抽～～

有童鞋問(wèn)，每次我寫(xiě)完文件要保持時(shí)，系統(tǒng)（QQ：小默862693539）都要移動(dòng)那個(gè)文件后面的所有文件，豈不是更慢？移動(dòng)是肯定的，但linux也不會(huì)那么弱智，至少有三種輔助手段緩解這個(gè)問(wèn)題：A）數(shù)據(jù)搬遷不一定在我們編輯完文件后立馬執(zhí)行（即便已經(jīng)關(guān)閉了文件），系統(tǒng)（QQ：小默862693539）會(huì)結(jié)合CPU、內(nèi)存、IO等資源使用情況，綜合判斷何時(shí)搬遷，以減少大規(guī)模移動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)用戶(hù)帶來(lái)的不好感知；B）linux會(huì)記錄下經(jīng)常被更改的文件，在適當(dāng)時(shí)候?qū)⑦@些文件后面緊跟的文件向后移動(dòng)，以騰出空間讓這些頻繁更改的文件在下次體積增大時(shí)可以直接使用連續(xù)扇區(qū)；C）系統(tǒng)（QQ：小默862693539）采用dd命令在底層進(jìn)行數(shù)據(jù)搬遷，效率不是cp等輩可觸及的。linux通過(guò)這三種方式，既實(shí)現(xiàn)了消除碎片，又讓用戶(hù)對(duì)整個(gè)過(guò)程感知最小化。

其實(shí)，我們可以算本帳。windows是"今朝有酒今朝醉"，即，這種方式在寫(xiě)文件的當(dāng)下感覺(jué)是最直接，但后續(xù)每次訪(fǎng)問(wèn)這個(gè)文件都要不同移動(dòng)機(jī)械臂；而linux是"今天的短暫擁堵是為了明天長(zhǎng)久的通暢"（引至成都BRT建設(shè)宣傳語(yǔ)），即，在寫(xiě)文件當(dāng)下是要慢些，但后續(xù)每次訪(fǎng)問(wèn)就會(huì)一致性讀入。兩種方式，隨著文件數(shù)目的增加，個(gè)人覺(jué)得后者更優(yōu)！

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