Unix® 操作系統允許把磁盤數據劃分為多個卷。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。本文討論為什么應該使用多個卷。

創建分區、邏輯卷和文件系統

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

在 Linux® 等系統上，邏輯卷是在普通分區之上創建的，因此大大增加了復雜性。可能需要創建一個或多個分區，用這些分區創建邏輯卷，最后在邏輯卷中創建文件系統。

在不同的 UNIX 變體版本上，創建文件系統的方法各不相同，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建文件系統的卷的名稱，比如：

mkfs　/dev/sda3

或

newfs　/dev/da0s4e

UNIX 文件系統樹

UNIX 使用一個統一的目錄樹。根目錄是這個樹的根，由前向斜杠 (/) 表示。每個子目錄都是樹的分支。盡管在不同的 UNIX 變體之間有差異，但是 UNIX 目錄樹最重要的特性是相似的，見 表 1。

表 1. 常見的 UNIX 目錄

目錄用途/etc存儲系統配置文件。/bin這個目錄保存必須在任何時候都可以訪問的二進制代碼，以及一般用戶經常運行的程序。 /sbin這個目錄與 /bin 相似，但是這些二進制代碼只供系統管理員使用。 /lib這里保存重要的庫文件。/boot這個目錄保存系統引導文件。這些文件可能包括內核、引導裝載器和相似的文件。 /usr這個目錄樹包含擴展的系統文件，包括它自己的 /usr/bin、/usr/sbin 和 /usr/lib 目錄。基本的系統操作不需要這些文件，但是包含對于用戶很重要的程序，比如文字處理程序、Web 瀏覽器、圖形程序、服務器程序等等。 /usr/local這個目錄樹把本地編譯的程序集中在一個目錄中，這可以防止包管理工具或系統重新安裝過程破壞這些程序。 /opt第三方商業應用程序通常保存在這個目錄中。/var這里保存短期存在或經常變化的系統文件，比如日志文件、郵件隊列和數據庫。 /home 或 /users每個用戶在這個目錄中擁有一個子目錄，這個子目錄作為用戶的主目錄。 /root這個目錄是根用戶的主目錄。/tmp這個目錄是所有用戶使用的臨時空間。/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，但是一些系統把可移除媒體放在其他地方。 /devUNIX 設備文件放在這個目錄中，程序可以通過設備文件訪問硬件設備。

表 1 并不全面，但是涵蓋了大多數 UNIX 系統上最重要的目錄。其中一些目錄可以放在它們自己的卷中。但是，一些目錄不應該放在單獨的卷中，尤其是 /etc、/bin、/sbin、/lib 和 /dev。UNIX 系統要依賴這些目錄的內容執行關鍵任務，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備文件。（一些 UNIX 變體創建動態的 /dev 文件系統，所以它可以是單獨的文件系統，但不能是單獨的卷）。

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

通過創建卷提高性能

創建單獨的卷的原因之一是為了提高系統性能。這里說的性能 可以是系統速度、存儲空間的使用效率或其他因素。卷可以在幾個方面提高性能：

一些文件系統比其他文件系統快得多，但是性能因任務而異。例如，一個文件系統在訪問少量大文件時速度是最快的，但是對于訪問大量小文件，性能可能不是最好的。

文件系統在空間的使用效率方面有差異。要兼顧總體文件系統開銷和與各個文件相關的存儲效率問題。

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

許多比較老的文件系統缺少日志，這常常意味著在系統崩潰之后需要長時間的磁盤檢查。比較新的日志文件系統簡化了系統重新啟動時的磁盤檢查過程。如果可能的話，應該只使用日志文件系統。如果對于任何卷需要使用非日志文件系統，那么這個卷應該盡可能小。

如果您的計算機要引導多個操作系統，可能需要創建一個用于在操作系統之間交換數據的卷，或者支持從一個操作系統訪問另一個操作系統的文件。

如果計算機有多個物理硬盤，可能必須為每個磁盤創建至少一個卷。（但是，一些獨立磁盤冗余陣列 [RAID] 和 LVM 實現允許創建跨多個磁盤的卷）。如果磁盤在大小或速度方面有差異，可以通過設置卷盡可能利用磁盤的特性，比如把不經常訪問的數據放在比較慢的物理磁盤上。

這些因素會相互影響，找到最佳的卷配置可能很困難。應該先對可用的低層文件系統的性質做一些基本研究。然后考慮這些性質對要存儲的數據有什么影響。是否有存儲大量小文件的目錄？是否有存儲大型順序訪問的文件（比如 MPEG 視頻文件）的目錄？是否需要頻繁地訪問某些文件（比如數據庫），或者對時間的要求很嚴格？是否能夠把不經常使用的文件存儲在比較慢的物理磁盤上。

通過創建卷提高安全性

安全性是創建多個卷的另一個主要原因。這里說的文件系統安全性有兩方面的意義：防止更廣泛的系統問題破壞文件系統，以及防止計算機受到由文件系統造成的問題的影響。

有幾種系統問題可能影響文件系統，使用多個卷有助于緩解它們的影響：

如果操作系統缺陷、磁盤壞扇區或某些超級用戶失誤會破壞文件系統，使用多個卷可以把破壞的范圍限制在一個卷。丟失一個卷的數據總比丟失計算機上的所有數據好。

如果通過創建多個卷把不需要經常寫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險。例如，在大多數 UNIX 實現中，很少需要寫 /usr 目錄樹，所以可以把它掛裝為只讀的。

在某些極端情況下，可以卸載一個卷以禁止訪問它。一些管理員喜歡對 /boot 目錄采取這種措施。在引導操作系統之后，通常不再需要訪問這些引導文件，所以卸載 /boot 卷可以保護它。

一定要注意一點：這些安全改進并不是完美的。磁盤錯誤、管理員的失誤和其他問題可能會破壞關鍵的磁盤結構（比如分區表），從而影響一個磁盤上的所有卷。使用卷并不能替代磁盤備份！

卷在安全性方面的另一個優點是，它們有助于限制單一卷上發生的問題對整個系統的影響。例如：

如果某個文件（或一組文件）增長得太大了，就可能破壞整個計算機。使用卷可以降低這種風險。例如，如果用單獨的 /home 卷存儲用戶文件，當這個卷被寫滿時，計算機寫日志文件的功能不會受到影響。

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

總之，卷在安全性方面的優勢是使用多個卷的重要原因之一。您應該認真考慮如何更好地利用這些特性。在通常情況下，把用戶文件與系統的其余部分分隔開是最重要的。您系統的一些具體情況也可能要求設置一個或多個額外的卷，比如用單獨的卷存儲郵件假脫機文件或數據庫。

使用網絡卷

到目前為止，我在描述 UNIX 文件存儲時都是假設存儲設備是本地硬盤。但是，實際情況并非總是如此；所有 UNIX 變體都支持網絡磁盤存儲。Network File System (NFS) 是傳統的 UNIX 文件共享解決方案；但是其他解決方案也很常見，比如 Server Message Block/Common Internet File System (SMB/CIFS) 能夠把 Microsoft® Windows® 和 UNIX Samba 服務器聯系起來。在大多數情況下，可以把網絡卷作為本地卷對待；但是，網絡卷有一些獨特的特點。

網絡卷的最大優點是可以從多臺計算機方便地訪問相同的文件。例如，可以設置一個 NFS 或 Samba 服務器來存儲多位項目團隊成員使用的數據文件。甚至可以在這種服務器上存儲用戶的主目錄。

但是，可能需要使用網絡卷的不僅僅是用戶數據。如果網絡包含許多相同或幾乎相同的計算機，那么可以從一臺計算機導出 /usr 目錄（或其部分內容），供所有計算機共享。這能夠簡化系統維護 — 只需在一臺服務器計算機上升級軟件，就會自動地更新所有客戶機上的軟件。但是，這種方法也有一些問題。一個問題是，如果軟件升級的影響范圍超出導出的文件系統，就需要特別小心，因為仍然需要修補客戶機上的軟件。另一個問題是訪問共享文件系統的速度會降低。這種方法還會產生單一故障點：如果服務器崩潰了，網絡上所有依賴于它的計算機也會停止工作。

制定卷計劃

掌握了前面提供的信息之后，就可以開始計劃新 UNIX 系統的布局方案或調整現有的系統。（重新配置現有的系統很可能非常麻煩，因為這需要備份和恢復數據、把數據傳輸到新的物理磁盤或者使用工具動態地調整現有的卷或分區）。

創建卷的最佳方式取決于您的需求。建議您考慮哪些數據是最重要的，以及通過使用某些文件系統特性或與系統的其余部分分隔開，是否能夠給某些目錄帶來好處。是否有存儲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？是否有敏感數據，具有額外安全特性的文件系統可能能夠進一步保護它們？在其他目錄中存儲的文件導致磁盤滿錯誤時，是否應該防止某些目錄受到影響？如果出現上述情況，就應該考慮把目錄布置在單獨的分區上。

常常把用戶的主目錄 (/home 或 /users) 和 /usr 目錄放在它們自己的卷中。經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，不要創建過多的卷，尤其是在使用分區而不是邏輯卷的情況下。如果創建太多的卷，很可能會有一個或多個卷與需求不匹配（太大或太小），這就需要調整卷的大小，或通過創建符號鏈接把數據存儲在其他卷上。如果您不確定或經驗不足，最好只使用比較少的卷；但是，隨著經驗和信心的增加，卷會成為您的強大工具。

結束語

通過利用 UNIX 處理文件系統和卷的方法可以提高計算機的安全性和性能。可以通過創建單獨的卷優化文件系統的選擇和選項。創建單獨的卷還可以保護數據免受系統問題的損害，以及保護系統免受數據問題的損害。通過添加網絡卷，可以提供簡便的用戶間數據交換或簡化相似的連網計算機的維護。充分了解 UNIX 系統在目錄中放置數據的方式，有助于為系統制定卷配置計劃，從而優化性能和安全性。