Unix® 操作系統(tǒng)允許把磁盤(pán)數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)卷。但是，僅僅掌握這種方法是不夠的；要想有效地使用這種功能，必須了解文件在 UNIX 系統(tǒng)上的組織方式以及采用這種組織方式的原因。本文討論為什么應(yīng)該使用多個(gè)卷。

創(chuàng)建分區(qū)、邏輯卷和文件系統(tǒng)

在不同的 UNIX 變體版本上，創(chuàng)建分區(qū)和邏輯卷的具體方法差異很大，所以您應(yīng)該參考系統(tǒng)的文檔。但是，大多數(shù) x86 系統(tǒng)使用主引導(dǎo)記錄 (MBR) 分區(qū)，這個(gè)分區(qū)通常是用 fdisk 程序創(chuàng)建的。GNU Parted 程序是一種用于創(chuàng)建分區(qū)的更靈活的工具（見(jiàn) 參考資料 中的鏈接）；它支持調(diào)整分區(qū)大小等高級(jí)特性，它還可以使用比大多數(shù) fdisk 程序新的方案創(chuàng)建分區(qū)。

在 Linux® 等系統(tǒng)上，邏輯卷是在普通分區(qū)之上創(chuàng)建的，因此大大增加了復(fù)雜性。可能需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)或多個(gè)分區(qū)，用這些分區(qū)創(chuàng)建邏輯卷，最后在邏輯卷中創(chuàng)建文件系統(tǒng)。

在不同的 UNIX 變體版本上，創(chuàng)建文件系統(tǒng)的方法各不相同，但是最常用的工具是 mkfs 和 newfs。通常，需要向程序傳遞要在其中創(chuàng)建文件系統(tǒng)的卷的名稱(chēng)，比如：

mkfs　/dev/sda3

或

newfs　/dev/da0s4e

UNIX 文件系統(tǒng)樹(shù)

UNIX 使用一個(gè)統(tǒng)一的目錄樹(shù)。根目錄是這個(gè)樹(shù)的根，由前向斜杠 (/) 表示。每個(gè)子目錄都是樹(shù)的分支。盡管在不同的 UNIX 變體之間有差異，但是 UNIX 目錄樹(shù)最重要的特性是相似的，見(jiàn) 表 1。

表 1. 常見(jiàn)的 UNIX 目錄

目錄用途/etc存儲(chǔ)系統(tǒng)配置文件。/bin這個(gè)目錄保存必須在任何時(shí)候都可以訪問(wèn)的二進(jìn)制代碼，以及一般用戶(hù)經(jīng)常運(yùn)行的程序。 /sbin這個(gè)目錄與 /bin 相似，但是這些二進(jìn)制代碼只供系統(tǒng)管理員使用。 /lib這里保存重要的庫(kù)文件。/boot這個(gè)目錄保存系統(tǒng)引導(dǎo)文件。這些文件可能包括內(nèi)核、引導(dǎo)裝載器和相似的文件。 /usr這個(gè)目錄樹(shù)包含擴(kuò)展的系統(tǒng)文件，包括它自己的 /usr/bin、/usr/sbin 和 /usr/lib 目錄。基本的系統(tǒng)操作不需要這些文件，但是包含對(duì)于用戶(hù)很重要的程序，比如文字處理程序、Web 瀏覽器、圖形程序、服務(wù)器程序等等。 /usr/local這個(gè)目錄樹(shù)把本地編譯的程序集中在一個(gè)目錄中，這可以防止包管理工具或系統(tǒng)重新安裝過(guò)程破壞這些程序。 /opt第三方商業(yè)應(yīng)用程序通常保存在這個(gè)目錄中。/var這里保存短期存在或經(jīng)常變化的系統(tǒng)文件，比如日志文件、郵件隊(duì)列和數(shù)據(jù)庫(kù)。 /home 或 /users每個(gè)用戶(hù)在這個(gè)目錄中擁有一個(gè)子目錄，這個(gè)子目錄作為用戶(hù)的主目錄。 /root這個(gè)目錄是根用戶(hù)的主目錄。/tmp這個(gè)目錄是所有用戶(hù)使用的臨時(shí)空間。/mnt 或 /media這些目錄或它們的子目錄包含可移除的媒體，比如 DVD-ROM 或 Flash 磁盤(pán)，但是一些系統(tǒng)把可移除媒體放在其他地方。 /devUNIX 設(shè)備文件放在這個(gè)目錄中，程序可以通過(guò)設(shè)備文件訪問(wèn)硬件設(shè)備。

表 1 并不全面，但是涵蓋了大多數(shù) UNIX 系統(tǒng)上最重要的目錄。其中一些目錄可以放在它們自己的卷中。但是，一些目錄不應(yīng)該放在單獨(dú)的卷中，尤其是 /etc、/bin、/sbin、/lib 和 /dev。UNIX 系統(tǒng)要依賴(lài)這些目錄的內(nèi)容執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)，包括掛裝其他卷。例如，mount 命令很可能放在 /bin 中，而 /dev 包含掛裝卷所需的設(shè)備文件。（一些 UNIX 變體創(chuàng)建動(dòng)態(tài)的 /dev 文件系統(tǒng)，所以它可以是單獨(dú)的文件系統(tǒng)，但不能是單獨(dú)的卷）。

表 1 中的其他目錄可以放在自己的卷中。但是，這并不意味著對(duì)于每個(gè)目錄都有必要這樣做。下面討論在哪些情況下設(shè)置單獨(dú)的卷是最有意義的。

通過(guò)創(chuàng)建卷提高性能

創(chuàng)建單獨(dú)的卷的原因之一是為了提高系統(tǒng)性能。這里說(shuō)的性能 可以是系統(tǒng)速度、存儲(chǔ)空間的使用效率或其他因素。卷可以在幾個(gè)方面提高性能：

一些文件系統(tǒng)比其他文件系統(tǒng)快得多，但是性能因任務(wù)而異。例如，一個(gè)文件系統(tǒng)在訪問(wèn)少量大文件時(shí)速度是最快的，但是對(duì)于訪問(wèn)大量小文件，性能可能不是最好的。

文件系統(tǒng)在空間的使用效率方面有差異。要兼顧總體文件系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)和與各個(gè)文件相關(guān)的存儲(chǔ)效率問(wèn)題。

所有文件系統(tǒng)都有大小限制。盡管一些文件系統(tǒng)具有幾 TB 的分區(qū)和文件大小限制，但是其他文件系統(tǒng)的限額比較低。如果必須使用這樣的文件系統(tǒng)，可能有必要使用多個(gè)卷。

許多比較老的文件系統(tǒng)缺少日志，這常常意味著在系統(tǒng)崩潰之后需要長(zhǎng)時(shí)間的磁盤(pán)檢查。比較新的日志文件系統(tǒng)簡(jiǎn)化了系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)的磁盤(pán)檢查過(guò)程。如果可能的話(huà)，應(yīng)該只使用日志文件系統(tǒng)。如果對(duì)于任何卷需要使用非日志文件系統(tǒng)，那么這個(gè)卷應(yīng)該盡可能小。

如果您的計(jì)算機(jī)要引導(dǎo)多個(gè)操作系統(tǒng)，可能需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)用于在操作系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)的卷，或者支持從一個(gè)操作系統(tǒng)訪問(wèn)另一個(gè)操作系統(tǒng)的文件。

如果計(jì)算機(jī)有多個(gè)物理硬盤(pán)，可能必須為每個(gè)磁盤(pán)創(chuàng)建至少一個(gè)卷。（但是，一些獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列 [RAID] 和 LVM 實(shí)現(xiàn)允許創(chuàng)建跨多個(gè)磁盤(pán)的卷）。如果磁盤(pán)在大小或速度方面有差異，可以通過(guò)設(shè)置卷盡可能利用磁盤(pán)的特性，比如把不經(jīng)常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)放在比較慢的物理磁盤(pán)上。

這些因素會(huì)相互影響，找到最佳的卷配置可能很困難。應(yīng)該先對(duì)可用的低層文件系統(tǒng)的性質(zhì)做一些基本研究。然后考慮這些性質(zhì)對(duì)要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)有什么影響。是否有存儲(chǔ)大量小文件的目錄？是否有存儲(chǔ)大型順序訪問(wèn)的文件（比如 MPEG 視頻文件）的目錄？是否需要頻繁地訪問(wèn)某些文件（比如數(shù)據(jù)庫(kù)），或者對(duì)時(shí)間的要求很?chē)?yán)格？是否能夠把不經(jīng)常使用的文件存儲(chǔ)在比較慢的物理磁盤(pán)上。

通過(guò)創(chuàng)建卷提高安全性

安全性是創(chuàng)建多個(gè)卷的另一個(gè)主要原因。這里說(shuō)的文件系統(tǒng)安全性有兩方面的意義：防止更廣泛的系統(tǒng)問(wèn)題破壞文件系統(tǒng)，以及防止計(jì)算機(jī)受到由文件系統(tǒng)造成的問(wèn)題的影響。

有幾種系統(tǒng)問(wèn)題可能影響文件系統(tǒng)，使用多個(gè)卷有助于緩解它們的影響：

如果操作系統(tǒng)缺陷、磁盤(pán)壞扇區(qū)或某些超級(jí)用戶(hù)失誤會(huì)破壞文件系統(tǒng)，使用多個(gè)卷可以把破壞的范圍限制在一個(gè)卷。丟失一個(gè)卷的數(shù)據(jù)總比丟失計(jì)算機(jī)上的所有數(shù)據(jù)好。

如果通過(guò)創(chuàng)建多個(gè)卷把不需要經(jīng)常寫(xiě)的目錄放在它們自己的卷上，就可以把這些卷掛裝為只讀的，這可以降低意外損壞這些文件的風(fēng)險(xiǎn)。例如，在大多數(shù) UNIX 實(shí)現(xiàn)中，很少需要寫(xiě) /usr 目錄樹(shù)，所以可以把它掛裝為只讀的。

在某些極端情況下，可以卸載一個(gè)卷以禁止訪問(wèn)它。一些管理員喜歡對(duì) /boot 目錄采取這種措施。在引導(dǎo)操作系統(tǒng)之后，通常不再需要訪問(wèn)這些引導(dǎo)文件，所以卸載 /boot 卷可以保護(hù)它。

一定要注意一點(diǎn)：這些安全改進(jìn)并不是完美的。磁盤(pán)錯(cuò)誤、管理員的失誤和其他問(wèn)題可能會(huì)破壞關(guān)鍵的磁盤(pán)結(jié)構(gòu)（比如分區(qū)表），從而影響一個(gè)磁盤(pán)上的所有卷。使用卷并不能替代磁盤(pán)備份！

卷在安全性方面的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它們有助于限制單一卷上發(fā)生的問(wèn)題對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。例如：

如果某個(gè)文件（或一組文件）增長(zhǎng)得太大了，就可能破壞整個(gè)計(jì)算機(jī)。使用卷可以降低這種風(fēng)險(xiǎn)。例如，如果用單獨(dú)的 /home 卷存儲(chǔ)用戶(hù)文件，當(dāng)這個(gè)卷被寫(xiě)滿(mǎn)時(shí)，計(jì)算機(jī)寫(xiě)日志文件的功能不會(huì)受到影響。

某些文件系統(tǒng)支持高級(jí)的安全特性，比如訪問(wèn)控制列表 (ACL)。通過(guò)使用這些特性，可以提高卷的安全性。

總之，卷在安全性方面的優(yōu)勢(shì)是使用多個(gè)卷的重要原因之一。您應(yīng)該認(rèn)真考慮如何更好地利用這些特性。在通常情況下，把用戶(hù)文件與系統(tǒng)的其余部分分隔開(kāi)是最重要的。您系統(tǒng)的一些具體情況也可能要求設(shè)置一個(gè)或多個(gè)額外的卷，比如用單獨(dú)的卷存儲(chǔ)郵件假脫機(jī)文件或數(shù)據(jù)庫(kù)。

使用網(wǎng)絡(luò)卷

到目前為止，我在描述 UNIX 文件存儲(chǔ)時(shí)都是假設(shè)存儲(chǔ)設(shè)備是本地硬盤(pán)。但是，實(shí)際情況并非總是如此；所有 UNIX 變體都支持網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)存儲(chǔ)。Network File System (NFS) 是傳統(tǒng)的 UNIX 文件共享解決方案；但是其他解決方案也很常見(jiàn)，比如 Server Message Block/Common Internet File System (SMB/CIFS) 能夠把 Microsoft® Windows® 和 UNIX Samba 服務(wù)器聯(lián)系起來(lái)。在大多數(shù)情況下，可以把網(wǎng)絡(luò)卷作為本地卷對(duì)待；但是，網(wǎng)絡(luò)卷有一些獨(dú)特的特點(diǎn)。

網(wǎng)絡(luò)卷的最大優(yōu)點(diǎn)是可以從多臺(tái)計(jì)算機(jī)方便地訪問(wèn)相同的文件。例如，可以設(shè)置一個(gè) NFS 或 Samba 服務(wù)器來(lái)存儲(chǔ)多位項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員使用的數(shù)據(jù)文件。甚至可以在這種服務(wù)器上存儲(chǔ)用戶(hù)的主目錄。

但是，可能需要使用網(wǎng)絡(luò)卷的不僅僅是用戶(hù)數(shù)據(jù)。如果網(wǎng)絡(luò)包含許多相同或幾乎相同的計(jì)算機(jī)，那么可以從一臺(tái)計(jì)算機(jī)導(dǎo)出 /usr 目錄（或其部分內(nèi)容），供所有計(jì)算機(jī)共享。這能夠簡(jiǎn)化系統(tǒng)維護(hù) — 只需在一臺(tái)服務(wù)器計(jì)算機(jī)上升級(jí)軟件，就會(huì)自動(dòng)地更新所有客戶(hù)機(jī)上的軟件。但是，這種方法也有一些問(wèn)題。一個(gè)問(wèn)題是，如果軟件升級(jí)的影響范圍超出導(dǎo)出的文件系統(tǒng)，就需要特別小心，因?yàn)槿匀恍枰扪a(bǔ)客戶(hù)機(jī)上的軟件。另一個(gè)問(wèn)題是訪問(wèn)共享文件系統(tǒng)的速度會(huì)降低。這種方法還會(huì)產(chǎn)生單一故障點(diǎn)：如果服務(wù)器崩潰了，網(wǎng)絡(luò)上所有依賴(lài)于它的計(jì)算機(jī)也會(huì)停止工作。

制定卷計(jì)劃

掌握了前面提供的信息之后，就可以開(kāi)始計(jì)劃新 UNIX 系統(tǒng)的布局方案或調(diào)整現(xiàn)有的系統(tǒng)。（重新配置現(xiàn)有的系統(tǒng)很可能非常麻煩，因?yàn)檫@需要備份和恢復(fù)數(shù)據(jù)、把數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫碌奈锢泶疟P(pán)或者使用工具動(dòng)態(tài)地調(diào)整現(xiàn)有的卷或分區(qū)）。

創(chuàng)建卷的最佳方式取決于您的需求。建議您考慮哪些數(shù)據(jù)是最重要的，以及通過(guò)使用某些文件系統(tǒng)特性或與系統(tǒng)的其余部分分隔開(kāi)，是否能夠給某些目錄帶來(lái)好處。是否有存儲(chǔ)許多非常大或非常小的文件的目錄，它們可能能夠受益于某種低層文件系統(tǒng)？是否有敏感數(shù)據(jù)，具有額外安全特性的文件系統(tǒng)可能能夠進(jìn)一步保護(hù)它們？在其他目錄中存儲(chǔ)的文件導(dǎo)致磁盤(pán)滿(mǎn)錯(cuò)誤時(shí)，是否應(yīng)該防止某些目錄受到影響？如果出現(xiàn)上述情況，就應(yīng)該考慮把目錄布置在單獨(dú)的分區(qū)上。

常常把用戶(hù)的主目錄 (/home 或 /users) 和 /usr 目錄放在它們自己的卷中。經(jīng)常隔離的其他目錄包括 /boot、/tmp、/var 或其子目錄、/usr/local 和 /opt。但是，這個(gè)列表并不全面；如果有合理的理由，也可以隔離其他目錄。

但是，不要?jiǎng)?chuàng)建過(guò)多的卷，尤其是在使用分區(qū)而不是邏輯卷的情況下。如果創(chuàng)建太多的卷，很可能會(huì)有一個(gè)或多個(gè)卷與需求不匹配（太大或太小），這就需要調(diào)整卷的大小，或通過(guò)創(chuàng)建符號(hào)鏈接把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在其他卷上。如果您不確定或經(jīng)驗(yàn)不足，最好只使用比較少的卷；但是，隨著經(jīng)驗(yàn)和信心的增加，卷會(huì)成為您的強(qiáng)大工具。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)利用 UNIX 處理文件系統(tǒng)和卷的方法可以提高計(jì)算機(jī)的安全性和性能。可以通過(guò)創(chuàng)建單獨(dú)的卷優(yōu)化文件系統(tǒng)的選擇和選項(xiàng)。創(chuàng)建單獨(dú)的卷還可以保護(hù)數(shù)據(jù)免受系統(tǒng)問(wèn)題的損害，以及保護(hù)系統(tǒng)免受數(shù)據(jù)問(wèn)題的損害。通過(guò)添加網(wǎng)絡(luò)卷，可以提供簡(jiǎn)便的用戶(hù)間數(shù)據(jù)交換或簡(jiǎn)化相似的連網(wǎng)計(jì)算機(jī)的維護(hù)。充分了解 UNIX 系統(tǒng)在目錄中放置數(shù)據(jù)的方式，有助于為系統(tǒng)制定卷配置計(jì)劃，從而優(yōu)化性能和安全性。