سيستم عامل لينوكس به هم عناصر سخت افزارى موجود در سيستم به چشم یک فايل نگاه مى كند. از اين رو تمامى قطعات سيستم مانند چاپگر، مودم، فلاپى درايو و پارتيشن هاى دیسک سخت داراى یک فايل  منحصربه فرد در مسير dev/ سيستم هستند. دیسکهاى سخت IDE در توزيع هاى لينوكسى با نماد hdX نمايش داده مى شوند كه X يكى از حروف کوچک الفباى انگليسى است. به طور نمونه اولين دیسک سخت IDE با نام hda و دومين دیسک با نام hdb  شناخته مى شود. در مورد دیسکها ى SCSI و SATA به جاى نماد hdX از sdX استفاده مى شود. همچنین حافظه هاى قابل حمل flash در اين زمره قرار مى گیرند. شكل زير خروجى فرمان fdisk را در یک توزيع لينوكسى نشان مى دهد كه نام ساير دیسکها و پارتیشن هاى سيستم به همراه اندازه آنها در آن مشخص شده است.

yadmane-lap:~ # fdisk -l

Disk /dev/hda: 80.0 GB, 80026361856 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 9729 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/hda1   *           1          2433    19543041    7  HPFS/NTFS
/dev/hda2            2434        9729    58605120    f  W95 Ext'd (LBA)
/dev/hda5            2434        7533    40965718+   7  HPFS/NTFS
/dev/hda6            7534        9501    15807928+  83  Linux
/dev/hda7            9502        9729     1831378+  82  Linux swap / Solaris

Disk /dev/sda: 80.0 GB, 80026361856 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 9729 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes

   Device Boot      Start         End      Blocks      Id  System
/dev/sda1   *           1        9729    78140128+    c  HPFS/NTFS

در سيستم فوق دو دیسک سخت IDE و SATA وجود دارد كه دیسک اول (hda) شامل 5 پارتيشن و دیسک دوم (sda) داراى یک پارتيشن است. نکته اى كه در مورد پارتیشن هاى لينوكسى بايد در نظر داشته باشيد اين است كه 4 پارتيشن اول از همه دیسکهاى سيستم به عنوان Primary Partitions در نظر گرفته مى شوند. در شكل فوق پارتیشن هاى hda1 و hda2 به عنوان پارتيشن های پايه يا Primary سيستم درنظر گرفته شده اند كه جهت ساخت پارتیشن هاى منطقى در سيستم يكى از آنها را به عنوان Extended Partition در نظر گرفته و در داخل آن اقدام به ساخت دیگر پارتیشن های سيستم مى كنيم. مشابه چنین ساختارى را در ويندوز بدين صورت داشتيد كه در آن پس از ساخت پارتیشن C به شكل Primary و ايجاد یک Extended Partition ساير پارتیشن های سيستم مانند D و E در آن قرار مى گرفتند. در شكل فوق پارتیشن hda2 به عنوان Extended Partition  سيستم تعريف شده است كه دیگر پارتیشن هاى منطقى سيستم شامل hda5, hda6,hda7 در آن قرار گرفته اند. براى هریک از پارتیشن هاى موجود در سيستم فایل  منحصر به فردى به نام خودش در مسير dev/ قرار دارد (مانند dev/hda1/)
نکته: درایو های CD و DVD در سیستم عامل های گنو/لینوکس نیز با نماد hdx نمایش داده شده و در dev/ دارای فایل مختص به خود هستند. فلاپی درایو نیز در سایر توزیع های لینوکسی با نام fdo شناخته می شود.
(/dev/fd0)

ساختار فايل سيستم هاى لينوكس
فايل سيستم ساختارى است كه توسط آن امكان دسترسى به اطلاعات ذخيره شد در حافظ جانبى سيستم امكان پذير بوده و مى توان داده هاى مورد نظرمان را به وسيله آن در حافظه هاى موجود ذخيره و بازيابى كنيم. اجزاى اصلى فايل سيستم ها در سيستم عامل هاى گنو/ لينوكس  عبارتند از:
1. Inode : فايل سيمستم اطلاعات پايه مربوط به هر فايل را در هنگام ذخيره شدن در دیسک سخت در inode مربوط به آن ذخيره مى كند. مجموعه Inode هاى موجود بر روى دیسک فضايى از دیسک به
نام Inode list را به خود تخصيص مى دهند.
2 . Meta data : زمانى كه یک فايل ایجاد مى كنيد یک ساختمان داده براى فايل ایجادمى شود كه همان Meta data است. به عبارت دیگر Meta data داده ای ا ست كه براى دسترسى به مجموعه اى از داده ها مورد استفاده قرار مى گیرد. Meta data دو بخش از داده ها را نگهدارى مى كند:
الف) نوع فايل             ب)  Inode
3. journal: اين جزء از فايل سيستم نيز یک نوع ساختمان داده است كه تغييراتی را كه درMeta data هاى فايل اعمال مى شود ذخيره مى كند. به عبارت دیگر كوچکترين وقايع رخ داده شده در سيستم به كمک اين روش ثبت مى شود. اگر سيستمى مبتنى بر فايل سيستم Journaling باشد در بازيابى سيستم هاى آسيب ديده، خيلى سريع عمل مى كند.
انواع فايل سيستم هاى لينوكسى
لينوكس قابليت پشتيبانى از اكثر فايل سيستم ها را داراست. در اينجا تعدادى از اين فايل سيستم ها را به صورت ليست شده مشاهده مى كنيد كه در ادامه به توضيح برخى از آنها كه بيشتر مورد استفاده هستند مى پردا زيم.

1.Reiserfs
2.Ext2
3.Ext3
4.Swap
5.JFS
6.NTFS
7.ISO 9660
8.RAMFS
9.MSDOS
10.Minix
11.XFS
12.NFS
13.VFAT
14.SMBFS

1.Reiserfs
اين فايل سيستم به صورت یک Patch برروى هسته 2.2 ارائه شد و سپس به شكل رسمى در هسته 2.4 معرفى شده و بعد از آن مورد استفاده قرار گرفت. خصوصيات شاخص اين سيستم فايل عبارشند از:
1.استفاده بهتر از فضاى دیسک: اين نوع فايل سيستم داراى ساختار B* - Balanced Tree است. به بيان ساده، اين ساختار فايل ها را به صورت برگ هايى از یک درخت در نظر مى گیرد و جهت دسترسى و ذخيره سازى آنها از اين ساختار درختى استفاده مى كند.
2. افزايش بازدهى دسترسى به دیسک: اين ويژگى از آنجايى نشات مى گیرد كه اين فايل سيستم براى خواندن فايل هايى كه اندازه آنها کوچک است كافى است تنها يكبار Inode و datablock آنها را بخواند. اصولا جهت خواندن داده بايد ابتدا Inode و سپس datablock آن خوانده شود كه به كمک اين متد اين كار با سرعت بيشترى صورت مى گیرد.
3. ترميم سريع تر System Crash : سيستم فايل Reiserfs اين قابليت را دارد كه در صورتى كه سيستم به هر دليلى crash كند، سيستم فايل را recover كند. به اين ترتیب كه این فايل سيستم از طريق logfile ها و سيستم journaling قادر است فايل هايى را كه آسيب ديده اند بازسازى كند.
4.قابليت اطمينان به واسطه data journaling : همان طوركه اشاره شد فايل سيستم هایى كه از نوع Journaling هستند همه تغييراتى را كه روى Mete data ها اعمال مى شود ذخيره مى كنند. به طوركلی براى دو بخش Data و meta data می توان journaling در نظر گرفت. اما فايل سيستم Reiserfs فقط از Mete data journaling بهره مى گیرد.

2. EXT2
اولين فایل سيستمى كه در سيستم عامل هاى گنو/ لينوكس استفاده شد، EXT2 بود. اين فايل سيستم داراى قابليت Joumaling نبوده و خصوصيات كليدى آن به شرح ذيل هستند:
1- پايدارى داده ها: دراين نوع فايل سيستم امكان از بين رفتن داده ها بسيار كم است.
2 - قابليت به روز رسانى آسان: اين نوع فايل سيستم به راحتى قابل تبديل به فايل سيستم هاى دیگر است.

3. EXT3
اين فايل سيستم مشابه فايل سيستم EXT2 است با اين تفاوت كه EXT3 دارای قابليت Journaling است و برخلاف فايل سيستم Reiserfs از هر دو قابليت Data joumaling و Meta date journaling بهره مى گیرد، كه به اين روش data ordered گفته مى شود. در اين فایل سيستم ابتدا تغييرات روى meta data و سپس روى داده اعمال شود.

4. JSF
اين فايل سيستم در پارتيشن هايى با اندازه هاى بزرگ مورد استفاده قرار مى گیرد و نخستين بار توسط IBM ارائه شد. از اين نوع فايل سيستم، در معمارى هاى پیچیده کامپیوترى استفاده مى شود. اين فایل سيستم نيز مانند فايل سيستم Reiserfs تنها از روش Mete data Journaling بهره مى گیرد و اطلاعات را نيز تحت ساختار B* - Balanced Tree ذخيره مى كند. از اين فايل سيستم اغلب در سرويس دهنده هاى لينوكسى استفاده مى شود.

5 . XFS
اين فايل سيستم كه داراى یک ساختار 64 بيتى است، عضو خانواده IRIX OS است و بيشتر در Main Frame ها استفاده مى شود، كه قابليت استفاده از Journaling را نيز داراست.

6. ISO 9660
اين فايل سيستم مختص دیسکهاى فشرده ) CD ( است كه در گنو/ لينوكس به طور كامل پشتيبانى مى شود.

7. UFS
اين فايل سيستم در سيستم هاى عاملBSD, Free BSD  و SUN استفاده شده است و جزء منسجم ترين فايل سيستم ها است.

8. NFS
فايل سيستمى است تحت شبكه هاى مبتنى بر Unix كه از آن جهت به اشتراک گذاشتن فایل ها و اطلاعات استفاده مى شود.
فايل سيستم ها، از نظرميزان فضایى كه مى توانند آدرس دهى كنند، داراى محدوديت هایى هستند.
در اينجا به اين محدوديت ها اشاره مى شود:
ردیف
نوع فایل سیستم
میزان فضای آدرس دهی

EXT2  -> 2TB

EXT3  -> 8TB

Reiser  -> 32TB

XFS  -> 8EB

JFS  -> 4PB

ايجاد فايل سيستم

به طور كلى براى كار كردن با یک پارتیشن ابتدا بايد آن را با یک فايل سيستم مشخص Format كنيم. درگنو/ لينوكس براى Format كردن پارتیشن هاى مورد نظرمان از دستور mkfs به شكل زير استفاده مى شود:

#mkfs     –t     fs_type    device_name

مثال:

#mkfs     –t     /dev/hda3

داده هاى پارتیشنى كه Format مى شود، ازبين خواهد رفت. همچنین قبل از اجراى دستور mkfs بايد پارتیشن مورد نظر را umount كنيد تا از دسترسى دیگر فرايند ها و كاربران خارج شود و تنها سيستم عامل با آن در ارتباط باشد. همچنین در نظر داشته باشيد در زمان كار با سيستم عامل تمام پارتیشن ها به جز پارتیشن ريشه (/) را مى توان umount كرد، زيرا اجزاى اصلى سيستم عامل برروى پارتیشن ريشه نصب شده اند. به عنوان برخى از سوئیچ هاى مفيد اين فرمان مى توان به -f جهت الزام تغيير فايل سيستم پارتیشن مقصد و -c جهت پیداا كردن  Bad Block ها اشاره كرد.
از جمله موارد پر كاربرد استفاده فرمان mkfs قالب بندى یک فلاپى دیسک است كه بدين شكل صورت مى گیرد:

# umount /dev/fd0
# fdformat /dev/fd0
# mkfs -t msdos /dev/fd0
# mount /dev/fd0 /media/floppy

اين مثال نحوه Format كردن یک ديسكت را نشان مى دهد. ابتدا فلاپى درايو را umount كرده و سپس توسط فرمان fdformat آن را format مى كنيم. در انتها فايل سيستم آن را توسط فرمان mkfs و از نوع msdos تعريف كرده و در نهايت ديسكت را روى آن mount مى كنيم. فرمان mkfs را مى توان به صورت تلفيقى با اسامى ساير فايل سيستم ها به صورت زير نيز به كار برد:

# mkfs.reiserfs    /dev/hda1    معادل # mkfs –t reiserfs /dev/hda1
# mkfs.ext3    /dev/hda1    معادل # mkfs –t ext3 /dev/hda1

نكته 1: فايل سیستم Reiserfs به دلیل اینکه فایل ها را با همان اندازه خودشان فراخوانی می کند در cache serves ها مانند squid استفاده می شود كه بهترین کارایی را برای این سیستم ها به همراه دارد.

نكته 2: تخصیص فضا در Reiserfs به صورت dynamic allocation است. در dynamic allocation این قابلیت وجود دارد كه براى هر فایل بر حسب نیاز یک lnode اختصاص داده می شود، اما در static allocation براى هر فایل یک فضای ثابت در نظر گرفته می شود و تعداد inode ها ثابت است.
نکته 3: توصیه می شود از فایل سیستم EXT2 در سرویس دهنده هایی كه به طور همزمان چندین برنامه را بارگذاری می كنند، استفاده شود.
نكته 4: هیچ فایل سيستمى به عنوان بهترین فايل سيستم از تمام وجوه نيست. هر فایل سيستمى داراى معايب و مزاياى خاص خود است.
مديريت پارتيشن هاى گنو/ لينوكسى
جهت اعمال ساير تغييرات بر ساختار پارتيشن هاى موجود در دیسک سخت، ابزارهاى متنوعى در توزيع هاى گنو/ لينوكسى وجود دارند كه معروف ترين آنها ابزار fdisk است. توسط فرمان fdisk شما مى توانيد اطلاعات كاملى از وضعيت پارتيشن هاى کنونى سيستم كسب كرده و تغييرات موردنظر خود را بر پارتيشن هاى دیسک سخت اعم از حذف پارتيشن هاى موجود، ساخت پارتيشن جديد و در موارد تخصصى تر تغيير پارامترهايى چون تعداد سكتورهاى موجود در هر track و تعداد سيلندرها مى توان از آن استفاده كرد. اين فرمان عموما به شكل زير مورد استفاده قرار مى گیرد:
# fdisk device_name   معادل  fdisk /dev/hda5
همچنين از سوئیچ l- اين فرمان مى توان جهت مشاهده جدول پارتيشن (partition Table) دیسکهاى سخت سيستم نيز استفاده كرد كه خروجى آن شامل پارتيشن هاى موجود سيستم به همراه حجم و شناسه هر یک از آنها است كه در دستور زير شناسه برخى از پارتيشن هاى سيستم نمايش داده شده است:

[root@localhost yadmane]# fdisk -l

Disk /dev/sda: 500.1 GB, 500106780160 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 60801 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Disk identifier: 0xd194d194

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *           1          26      204800   83  Linux
Partition 1 does not end on cylinder boundary.
/dev/sda2            3825       60800   457659720    f  W95 Ext'd (LBA)
/dev/sda5            3825        8923    40957686    7  HPFS/NTFS
/dev/sda6            8924       14022    40957686    7  HPFS/NTFS
/dev/sda7           14023       19121    40957686    7  HPFS/NTFS

از جمله نرم افزارهايى كه با استفاده از یک واسط گرافيكى در توزيع هاى گنو/ لينوكسى امكان مديريت پارتيشن ها را براى ساير كاربران فراهم مى سازند مى توان به Qtparted و Gparted اشاره كرد.

بازسازى ( repair ) پارتیشن هاى آسيب ديده سيستم
به منظور بازسازى پارتيشن هاى آسيب ديده در سيستم عامل هاى گنو/ لينوكسى عموما از دستور fsck استفاده مى شود. اين دستور با خواندن فضاى ابتداى هر پارتيشن كه شامل Super block و Inode list آن است و مقايس داده های  آن با اطلاعات موجود در پارتيشن اقدام به بازيابى فايل هاى آسيب ديده مى كند. Super block هر پارتيشن كه فضاى ابتداى هر پارتيشن را تشكيل مى دهد در واقع شناسنامه هر پارتيشن را شامل مى شود و حاوى اطلاعاتى است كه مى توانيد آنها را در خروجى فرمان df مشاهده كنيد. inode list نيز حاوى اطلاعات پايه هر یک از فايل هاى موجود در پارتيشن مورد نظر ما است كه شامل نام فايل، مالک، گروه، اندازه، تاريخ ایجاد، شماره inode و ... است. در واقع همه تغييراتى كه یک كاربر روی فايل هاى مورد نظرش در یک پارتيشن اعمال مى كند به شكل موازى در inode list آن پارتيشن نيز منعكس مى شود. فرمان fsck با بهره گیرى از اطلاعات اين منابع و مقايسه آنها با داده هاى موجود در پارتيشن دیسک اقدام به بازيابى فايل ها مى كند و اگر داده هايى را برروى دیسک پيدا كند كه د ر inode list درج نشده اند، آنها را در شاخه اى به نام lost+found در پارتيشن ريشه قرار خواهد داد. هم فایل هاى بازيابى شده براساس شماره inode شان در اين مسير قرار مى گیرند و نام فايل تنها شامل یک رشته عددى است كه همان شماره inode منحصر به فرد هر فايل در پارتيشن است. قبل از انجام فرمان (File System ChecKer) fsck نيز بايد پارتيشن موردنظر را umount كنيم تا توسط هيع برنامه اى داده ها و فايل هاى موجود در پارتيشن تغيير پيدا نكرده و اطلاعات داخل Inode list و Super block با اطلاعات موجود در دیسک همسان باشند. شكل كلى فرمان به صورت زير است:

# fsck    –t    fs type     device neme    [option]

یا

# fsck.fs type    device name [option]

مثال:

# fsck    –t    ext3     /dev/hda3
# fsck.ext3    /dev/hda3

البته به خاطر داشته باشيد قبل از اجراى فرمان فوق، پارتیشن  hda3را umount كنيد.

# umount /dev/hda3

همچنين جهت مشاهده بلوک هاى آسيب ديده یک پارتیشن مشخص از دیسک سخت سيستم و تست وجود badblock در آن مى توانيم از فرمان badblocks با قالب زير استفاده كنيم:

# badblocks device-name

مثال:

# badblocks /dev/hda1