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Linux面试题及详细答案 120道（61-75）-- 文件系统与存储

news 2025/9/28 7:40:56

《前后端面试题》专栏集合了前后端各个知识模块的面试题，包括html，javascript，css，vue，react，java，Openlayers，leaflet，cesium，mapboxGL，threejs，nodejs，mangoDB，SQL，Linux… 。

前后端面试题-专栏总目录

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文章目录

一、本文面试题目录
- - 61. Linux支持哪些常见的文件系统？（如ext4、xfs、btrfs等）
  - 62. ext4和xfs文件系统的主要区别是什么？各自的优势是什么？
  - 63. 什么是swap分区？它的作用是什么？如何创建和启用swap分区？
  - 64. 如何挂载（`mount`）和卸载（`umount`）文件系统？`/etc/fstab` 的作用是什么？
  - 65. `mount` 命令中，`-o` 选项可以指定哪些常用挂载参数？（如 `ro`、`rw`、`noatime`）
  - 66. 什么是UUID？在 `/etc/fstab` 中使用UUID而非设备名的优势是什么？
  - 67. 如何查看文件系统的磁盘块大小？如何检查文件系统的完整性？（如 `fsck`）
  - 68. 什么是逻辑卷管理（LVM）？它的主要组件（PV、VG、LV）是什么？
  - 69. LVM相比传统分区有什么优势？如何创建和扩展LVM逻辑卷？
  - 70. 什么是RAID？常见的RAID级别（如RAID0、RAID1、RAID5、RAID10）有什么特点？
  - 71. 如何查看文件的inode号？当inode耗尽时会出现什么问题？
  - 72. 什么是稀疏文件（Sparse File）？它有什么特点和用途？
  - 73. 什么是临时文件系统（tmpfs）？它通常挂载在哪个目录？
  - 74. 如何查找系统中的大文件（如超过100MB）？
  - 75. 什么是文件属性（如 `chattr` 命令设置的 `i`、`a` 属性）？如何查看和修改？
二、120道Linux面试题目录列表

一、本文面试题目录

61. Linux支持哪些常见的文件系统？（如ext4、xfs、btrfs等）

原理说明：文件系统是操作系统管理文件和数据存储的方式，Linux支持多种文件系统以适应不同场景（如本地存储、网络存储、移动设备等）。
常见文件系统及特点：
- ext4：第四代扩展文件系统，Linux默认的本地文件系统，支持大文件（最大16TB）和大分区（最大1EB），稳定性高，兼容ext2/ext3。
- xfs：高性能日志文件系统，擅长处理大文件和高吞吐量，支持动态扩展，常用于企业级存储。
- btrfs：新一代 Copy-on-Write（COW）文件系统，支持快照、动态卷管理、校验和等高级功能，适合需要数据完整性的场景。
- tmpfs：临时文件系统，基于内存和swap，速度快，重启后数据丢失，通常挂载在/tmp。
- vfat：兼容Windows的文件系统，支持FAT32格式，用于移动设备（如U盘、SD卡）。
- nfs：网络文件系统，用于跨网络共享文件。
- iso9660：光盘镜像文件系统，用于CD/DVD。

示例代码：查看系统支持的文件系统类型

cat /proc/filesystems  # 查看内核支持的文件系统
lsblk -f               # 查看已挂载的文件系统

62. ext4和xfs文件系统的主要区别是什么？各自的优势是什么？

原理说明：ext4和xfs是Linux中两种主流的日志型文件系统，设计目标不同，适用于不同场景。

主要区别及优势：

特性	ext4	xfs
设计目标	兼容性和稳定性优先	高性能和大文件处理优先
最大文件大小	16TB	8EB（远大于ext4）
最大分区大小	1EB	8EB
文件系统检查速度	较慢（随分区大小增加而变慢）	较快（日志恢复机制更高效）
动态扩展	支持，但需离线扩展（未挂载时）	支持在线扩展（挂载状态下）
删除大文件性能	较慢（需逐个释放块）	较快（批量处理块）
兼容性	支持大多数Linux发行版，兼容ext2/ext3	主流发行版支持，但兼容性略逊于ext4

适用场景：
- ext4：个人电脑、小型服务器、需要高兼容性的场景。
- xfs：大型服务器、数据中心、需要处理大文件或高吞吐量的场景（如数据库、媒体服务器）。

63. 什么是swap分区？它的作用是什么？如何创建和启用swap分区？

原理说明：swap分区（交换分区）是Linux中用于临时存储内存中不活跃数据的磁盘空间，当物理内存不足时，系统会将部分内存数据转移到swap分区，释放物理内存给活跃进程。
作用：
- 缓解物理内存不足的压力，防止系统因内存耗尽而崩溃。
- 支持休眠功能（将内存数据写入swap分区后关机，重启时恢复）。

创建和启用swap分区的步骤：

创建swap分区（假设分区为/dev/sdb1）：

mkswap /dev/sdb1  # 格式化分区为swap类型

启用swap分区：
```
swapon /dev/sdb1  # 临时启用
```
设置开机自动挂载：
编辑/etc/fstab，添加如下行（UUID可通过blkid /dev/sdb1获取）：
```
UUID=xxx-xxx-xxx /swap swap defaults 0 0
```

验证swap状态：

free -h       # 查看swap使用情况
swapon --show # 查看已启用的swap设备

注意：swap分区大小建议为物理内存的1-2倍（内存较大时可适当减小）。

64. 如何挂载（`mount`）和卸载（`umount`）文件系统？`/etc/fstab` 的作用是什么？

原理说明：挂载（mount）是将存储设备（如硬盘分区、U盘）关联到Linux目录树的过程，卸载（umount）则是解除关联。/etc/fstab 是开机自动挂载配置文件，记录了需要随系统启动自动挂载的文件系统信息。

挂载（mount）命令：

mount /dev/sdb1 /mnt/usb  # 将设备/dev/sdb1挂载到/mnt/usb目录
mount -t ext4 /dev/sdb1 /mnt/usb  # 指定文件系统类型为ext4
mount -o ro /dev/sdb1 /mnt/usb    # 以只读方式挂载

卸载（umount）命令：

umount /mnt/usb       # 通过挂载点卸载
umount /dev/sdb1      # 通过设备名卸载
umount -l /mnt/usb    # 强制卸载（即使设备正被使用）

/etc/fstab 的作用：
存储文件系统的静态挂载信息，系统启动时会自动读取并挂载其中的设备，格式如下（每行对应一个挂载项）：
```
<设备>  <挂载点>  <文件系统类型>  <挂载选项>  <dump>  <fsck>
UUID=xxx-xxx-xxx  /home  ext4  defaults  0  2
```
- dump：是否使用dump备份（0=不备份）。
- fsck：开机时fsck检查顺序（0=不检查，1=优先检查，2=次优先）。

65. `mount` 命令中，`-o` 选项可以指定哪些常用挂载参数？（如 `ro`、`rw`、`noatime`）

原理说明：-o 选项用于在挂载文件系统时指定额外参数，控制文件系统的读写权限、时间记录、缓存策略等。
常用挂载参数：
- ro：只读模式挂载（无法修改文件）。
- rw：读写模式挂载（默认值）。
- noatime：不更新文件的访问时间（可减少磁盘I/O，提升性能）。
- nodiratime：不更新目录的访问时间（配合noatime使用）。
- sync：强制同步I/O（数据立即写入磁盘，不经过缓存，安全性高但性能低）。
- async：异步I/O（数据先写入缓存，再批量写入磁盘，性能高但断电可能丢失数据，默认值）。
- remount：重新挂载已挂载的文件系统（用于修改挂载参数，如从ro改为rw）。
- defaults：默认参数集合（rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async）。

示例代码：

# 以只读和不更新访问时间的方式挂载/dev/sdb1
mount -o ro,noatime /dev/sdb1 /mnt/usb# 重新挂载根分区为读写模式
mount -o remount,rw /

66. 什么是UUID？在 `/etc/fstab` 中使用UUID而非设备名的优势是什么？

原理说明：UUID（Universally Unique Identifier，通用唯一标识符）是一个128位的唯一标识符，用于唯一标识存储设备（如硬盘分区）。设备名（如/dev/sda1）可能因硬件插拔顺序或系统配置变化而改变，而UUID始终不变。
在/etc/fstab中使用UUID的优势：
- 稳定性：设备名可能随硬件检测顺序变化（如新增硬盘后原/dev/sda1可能变为/dev/sdb1），而UUID固定，避免挂载错误。
- 唯一性：即使设备被移动到其他系统，UUID仍保持不变，确保挂载配置的一致性。

示例代码：

blkid /dev/sda1  # 查看分区的UUID（如：UUID="5f2b2d8a-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx"）# 在/etc/fstab中使用UUID挂载
UUID=5f2b2d8a-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx /data ext4 defaults 0 2

67. 如何查看文件系统的磁盘块大小？如何检查文件系统的完整性？（如 `fsck`）

原理说明：磁盘块大小是文件系统存储数据的最小单位，影响文件存储效率；fsck（File System Check）是用于检查和修复文件系统错误的工具，通常在系统异常关机后使用。

查看磁盘块大小：

# 方法1：通过tune2fs（适用于ext系列文件系统）
tune2fs -l /dev/sda1 | grep "Block size"  # 输出：Block size:               4096# 方法2：通过stat（查看某个文件所在文件系统的块大小）
stat -f /home | grep "Block size"  # 输出：Block size: 4096

检查文件系统完整性（fsck）：

# 注意：检查的文件系统必须未挂载（或挂载为只读）
fsck /dev/sda1  # 检查ext系列文件系统（自动选择对应工具，如e2fsck）
fsck.xfs /dev/sdb1  # 检查xfs文件系统（xfs需用专用工具）# 自动修复错误（谨慎使用，可能导致数据丢失）
fsck -y /dev/sda1

68. 什么是逻辑卷管理（LVM）？它的主要组件（PV、VG、LV）是什么？

原理说明：LVM（Logical Volume Manager）是一种磁盘管理技术，通过将物理磁盘分区抽象为逻辑卷，实现动态调整存储空间大小、合并多个磁盘等功能，比传统分区更灵活。
主要组件：
- PV（Physical Volume，物理卷）：
  底层物理存储设备（如硬盘分区、整个硬盘），经过pvcreate初始化后成为LVM的基本存储单元。
- VG（Volume Group，卷组）：
  由一个或多个PV组成的存储池，可动态添加/移除PV，作为LV的“容器”。
- LV（Logical Volume，逻辑卷）：
  从VG中划分出的逻辑存储空间，可直接格式化并挂载使用，大小可动态调整。

示例代码：

# 创建PV
pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdc1# 创建VG（名为vg_data，包含上述PV）
vgcreate vg_data /dev/sdb1 /dev/sdc1# 创建LV（名为lv_home，从vg_data中分配100GB）
lvcreate -L 100G -n lv_home vg_data# 查看LVM组件状态
pvs    # 查看PV
vgs    # 查看VG
lvs    # 查看LV

69. LVM相比传统分区有什么优势？如何创建和扩展LVM逻辑卷？

LVM的优势：
- 动态调整大小：LV可在线扩展或缩小（需文件系统支持），无需重新分区。
- 合并分散存储：将多个物理磁盘的空间合并为一个逻辑卷，方便管理。
- 快照功能：支持创建LV的快照，用于备份或测试（修改快照不影响原数据）。
- 灵活命名：LV可自定义名称（如lv_home），比设备名（/dev/sda1）更直观。

创建和扩展LVM逻辑卷的步骤：

创建LVM（续接68题）：

# 格式化LV为ext4
mkfs.ext4 /dev/vg_data/lv_home# 挂载LV
mkdir /home_new
mount /dev/vg_data/lv_home /home_new

扩展LV（假设vg_data有足够空间）：

# 扩展LV至150GB（增加50GB）
lvextend -L 150G /dev/vg_data/lv_home# 扩展文件系统（ext4用resize2fs，xfs用xfs_growfs）
resize2fs /dev/vg_data/lv_home  # ext4
xfs_growfs /home_new            # xfs（需指定挂载点）

70. 什么是RAID？常见的RAID级别（如RAID0、RAID1、RAID5、RAID10）有什么特点？

原理说明：RAID（Redundant Array of Independent Disks，独立磁盘冗余阵列）通过将多个物理磁盘组合为一个逻辑存储单元，提升存储性能或可靠性。

常见RAID级别及特点：

RAID级别	最少磁盘数	性能	冗余性（容错）	空间利用率	适用场景
RAID0	2	最高（读写并行）	无（单盘故障数据全丢）	100%（总容量=各盘之和）	追求速度，如视频编辑、临时存储
RAID1	2	读性能提升，写性能略降	有（镜像，单盘故障不丢数据）	50%（总容量=最小盘容量）	追求可靠性，如系统盘、数据库
RAID5	3	读性能好，写性能中等	有（单盘容错，通过校验恢复）	(n-1)/n（n为磁盘数）	平衡性能与冗余，如文件服务器
RAID10	4	读写性能优秀	有（双盘容错，镜像+条带）	50%（总容量=偶数盘之和/2）	高要求场景，如数据库服务器

示例：RAID5由3块1TB磁盘组成，总容量为2TB（1TB用于校验），允许1块磁盘故障；RAID10由4块1TB磁盘组成，总容量为2TB（两两镜像），允许2块磁盘故障（每对镜像最多1块）。

71. 如何查看文件的inode号？当inode耗尽时会出现什么问题？

原理说明：inode是文件系统中用于存储文件元数据（如权限、时间、块位置）的数据结构，每个文件对应一个唯一的inode号。文件系统创建时会预分配固定数量的inode，与磁盘空间独立。

查看文件的inode号：

ls -i filename.txt  # 查看单个文件的inode号（如：12345 filename.txt）
stat filename.txt   # 查看文件详细信息，包含inode号（Inode: 12345）

inode耗尽的问题：
当inode耗尽时，即使磁盘仍有剩余空间，也无法创建新文件或目录（提示“No space left on device”），因为每个新文件需要一个inode。

查看inode使用情况：

df -i  # 查看各分区的inode总数、已使用和剩余数量

72. 什么是稀疏文件（Sparse File）？它有什么特点和用途？

原理说明：稀疏文件是一种特殊文件，其中包含大量连续的空数据（零字节），文件系统会跳过这些空数据块，不实际分配磁盘空间，仅在写入非空数据时才分配块。
特点：
- 节省空间：空数据不占用磁盘空间，文件的“逻辑大小”远大于“实际占用空间”。
- 延迟分配：仅当写入非空数据时才分配磁盘块。
- 支持大部分文件系统：如ext4、xfs、btrfs等均支持。
用途：
- 虚拟机磁盘镜像（如VMware、QEMU镜像）：初始时几乎为空，随数据写入动态占用空间。
- 日志文件或数据库：预留大空间但实际数据较少的场景。

示例代码：

# 创建稀疏文件（逻辑大小10GB，实际几乎不占空间）
dd if=/dev/zero of=sparse.img bs=1G count=0 seek=10# 查看逻辑大小和实际占用空间
ls -lh sparse.img  # 显示：10G -rw-r--r-- 1 user user 10G ...（逻辑大小）
du -sh sparse.img  # 显示：0B  sparse.img（实际占用空间）

73. 什么是临时文件系统（tmpfs）？它通常挂载在哪个目录？

原理说明：tmpfs是一种基于内存和swap的临时文件系统，数据存储在内存中（部分不活跃数据可能被交换到swap），读写速度极快，但系统重启后数据会丢失。
特点：
- 高性能：内存读写速度远快于磁盘。
- 动态大小：根据实际存储的数据自动调整占用的内存空间。
- 易失性：数据在系统重启或断电后丢失。
默认挂载目录：/tmp 和 /run（部分系统），用于存储临时文件（如程序缓存、会话数据）。

示例代码：

# 查看tmpfs挂载情况
mount | grep tmpfs  # 输出：tmpfs on /tmp type tmpfs (rw,nosuid,nodev)# 手动挂载一个tmpfs（大小限制为1GB）
mkdir /mnt/tmp
mount -t tmpfs -o size=1G tmpfs /mnt/tmp

74. 如何查找系统中的大文件（如超过100MB）？

原理说明：通过find或du命令结合大小筛选条件，可定位系统中占用空间较大的文件，用于清理磁盘或分析存储使用情况。

方法1：使用find命令（直接查找文件）：

# 查找根目录下大小超过100MB的文件（-type f表示普通文件）
find / -type f -size +100M 2>/dev/null  # 2>/dev/null忽略权限错误# 查找/home目录下超过1GB的文件，并显示大小（-exec执行ls -lh）
find /home -type f -size +1G -exec ls -lh {} \; 2>/dev/null

方法2：使用du命令（按目录/文件大小排序）：

# 查找当前目录下超过100MB的文件/目录，按大小倒序排列
du -h --threshold=100M | sort -hr# 查看系统中最大的10个文件（结合find和sort）
find / -type f -exec du -h {} \; 2>/dev/null | sort -hr | head -n 10

说明：+100M表示超过100MB，-100M表示小于100MB；du的--threshold（或-t）指定大小阈值。

75. 什么是文件属性（如 `chattr` 命令设置的 `i`、`a` 属性）？如何查看和修改？

原理说明：文件属性是除权限（读/写/执行）外的额外控制标志，由chattr命令设置，用于限制文件的操作（如防止删除、仅允许追加），优先级高于普通权限。
常用文件属性：
- i（immutable，不可变）：文件不能被删除、修改、重命名或链接，即使root用户也需移除该属性后才能操作。
- a（append only，仅追加）：文件只能被追加内容，不能删除、修改或截断，常用于日志文件。
- s（secure delete，安全删除）：文件删除后数据会被清零，防止恢复。
- u（undeletable，可恢复）：文件删除后数据仍保留，可通过debugfs恢复。

查看文件属性：

lsattr filename.txt  # 显示文件的扩展属性（如：----i--------- filename.txt）

修改文件属性：

# 设置i属性（禁止修改/删除）
chattr +i filename.txt# 取消i属性
chattr -i filename.txt# 设置a属性（仅允许追加）
chattr +a log.txt# 取消a属性
chattr -a log.txt

注意：chattr仅支持ext系列、xfs、btrfs等文件系统，且通常需要root权限操作。

二、120道Linux面试题目录列表

文章序号	Linux面试题120道
1	Linux面试题及详细答案120道（01-15）
2	Linux面试题及详细答案120道（16-30）
3	Linux面试题及详细答案120道（31-45）
4	Linux面试题及详细答案120道（46-60）
5	Linux面试题及详细答案120道（61-75）
6	Linux面试题及详细答案120道（76-95）
7	Linux面试题及详细答案120道（96-110）
8	Linux面试题及详细答案120道（111-120）