Linux系统管理之磁盘管理与文件系统
一、前言
管理磁盘是管理员的重要工作内容，本文主要介绍以下几个方面
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- 磁盘结构及分区表示
- 管理磁盘及分区
- 管理文件系统
二、磁盘（无尘环境制造）结构及分区
1.物理结构
- 盘片：硬盘有多个盘片，每盘片2面
- 磁头：每面有一个磁头
2.数据结构
- 扇区：盘片被分为多个扇形区域，每个扇区存放512字节的数据
- 磁道：同一盘片不同半径的同心圆
- 柱面：不同盘片相同半径构成的圆柱面
多个扇区组成磁道，多个相同直径的磁道组成柱面
笔记本的磁盘一般是2.5英寸，7mm厚度和9.5mm厚度，台式机一般是3.5英寸，SSD 2.5英寸 厚度7mm ，固态硬盘，电子芯片存储，数据丢失无法恢复，速度快。
3.存储容量=磁头数柱面每道扇区数*每扇区字节数
4.磁盘接口类型
- IDE 基本不用
- SATA 目前是SATA3
- SCSI 服务器专用的
5.MBR与磁盘分区表示
MBR最多4个分区，GPT支持128分区
1）主引导记录
- MBR位于硬盘第一个物理扇区处
- MBR中包含硬盘的主引导程序和硬盘分区表
- 分区表有4个分区记录区，每个分区记录占16字节
2）Linux中将硬盘、分区等设备均表示为文件
/dev/hda5 hd——IDE设备接口 ，sd——SCSI设备 a——第一块 5——序列号
3）磁盘分区结构
硬盘中的主分区2数目只有四个主分区和扩展分区的序号为1~4
扩展分区（MBR必须有一个主分区才可以创建主分区）可以分为逻辑分区，序号从5开始
三、文件系统
1.文件系统类型
1）XFS文件系统
高性能的日志文件系统，擅长处理大文件，支持百万级T字节的存储空间。
存放文件和目录数据的分区，有日志功能，宕机也可以进行数据恢复
2）swap
SWAP，交换文件系统——用于Linux系统建立交换分区，相当于虚拟内存，缓解物理内存不足的问题（但是有上限，只是缓解，而不是解决）该区不用于直接存储用户的文件和目录等数据！！！
3）Linux支持的其他文件系统类型
FAT16、FAT32（不安全）、NTFS
EXT4(Centos6) EXT3(Centos5)
四、管理磁盘、分区及文件系统
1.lsblk命令
用于列出所有可用块设备的信息，而且还能显示他们之间的依赖关系，但是它不会列出RAM盘的信息
2.检测并确认新硬盘——分区
fdisk命令——（fdisk -l ）查看或（fdisk 设备）管理磁盘分区
交互模式中的常用命令:m（帮助信息）、p（显示）、n（新建）、d（删除）、t（变更分区类型）、w（保存，考虑清楚操作）、q（不保存退出）
[root@lokott ~]# fdisk -l
磁盘 /dev/sda：42.9 GB, 42949672960 字节，83886080 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x000a0791
设备 Boot Start End Blocks Id System
/dev/sda1 * 2048 12584959 6291456 83 Linux
/dev/sda2 12584960 54527999 20971520 83 Linux
/dev/sda3 54528000 62916607 4194304 82 Linux swap / Solaris
/dev/sda4 62916608 83886079 10484736 5 Extended
/dev/sda5 62918656 83886079 10483712 83 Linux
设备 *代表引导分区 起始位置 结束位置 分区大小（kb）系统ID号 分区类型
3.格式化文件系统类型
- mkfs -t 文件系统类型（如xfs） 分区设备（/dev/sdbn，n表示序号）例如：mkfs -t xfs /dev/sdb1
- mkfs.xfs /dev/sdb1 mkfs一般用于格式化XFS、EXT4、FAT等不同类型的分区
- mkswap 格式化Swap交换分区
4.挂载
mount /dev/sdb1 /mnt
总结：首先我们要先添加一块到多块磁盘，在VMware上可以进行添加，后面给出具体操作，其次进行分区、格式化、挂载操作，但是目前挂载是一次有效，虚拟机重启后是无效的，需要手动操作进行再次挂载，这样是非常不方便的，所以下面介绍永久挂载的操作
5.永久挂载
- 在root用户下先vim /etc/fstab文件，
- 添加设备名称 挂载点 文件系统类型 文件权限功能（一般是defaults） 0 （容灾处理） 0（启动优先级，0表示正常顺序进行加载）
- 保存退出后，一般服务器是不能重启（宕机的），所以一般不会重启来使系统加载，而是使用mount -a命令进行挂载
6.查看磁盘使用情况
df -hT
具体操作过程如下：
（1）首先在VMware上添加三块新的硬盘
（2）重启Centos7
[root@lokott ~]# init 6
（3）lsblk查看块设备信息
[root@lokott ~]# lsblk //查看原本有sda，添加了sdb、sdc和sdd
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda 8:0 0 40G 0 disk
├─sda1 8:1 0 6G 0 part /boot
├─sda2 8:2 0 20G 0 part /
├─sda3 8:3 0 4G 0 part [SWAP]
├─sda4 8:4 0 1K 0 part
└─sda5 8:5 0 10G 0 part /home
sdb 8:16 0 20G 0 disk
sdc 8:32 0 20G 0 disk
sdd 8:48 0 20G 0 disk
sr0 11:0 1 4.2G 0 rom /run/media/root/CentOS 7 x86_64
[root@lokott ~]# fdisk -l //也可以用fdisk -l 查看详细信息
磁盘 /dev/sda：42.9 GB, 42949672960 字节，83886080 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x000a0791
设备 Boot Start End Blocks Id System
/dev/sda1 * 2048 12584959 6291456 83 Linux
/dev/sda2 12584960 54527999 20971520 83 Linux
/dev/sda3 54528000 62916607 4194304 82 Linux swap / Solaris
/dev/sda4 62916608 83886079 10484736 5 Extended
/dev/sda5 62918656 83886079 10483712 83 Linux
磁盘 /dev/sdb：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘 /dev/sdc：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘 /dev/sdd：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
（4）fdisk /dev/sdn 进入交互模式下进行硬盘分区
[root@lokott ~]# fdisk /dev/sdb //分区操作开始
欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2)。
更改将停留在内存中，直到您决定将更改写入磁盘。
使用写入命令前请三思。
Device does not contain a recognized partition table
使用磁盘标识符 0x4b4b9f25 创建新的 DOS 磁盘标签。
命令(输入 m 获取帮助)：m
命令操作
a toggle a bootable flag
b edit bsd disklabel
c toggle the dos compatibility flag
d delete a partition
g create a new empty GPT partition table
G create an IRIX (SGI) partition table
l list known partition types
m print this menu
n add a new partition
o create a new empty DOS partition table
p print the partition table
q quit without saving changes
s create a new empty Sun disklabel
t change a partition's system id
u change display/entry units
v verify the partition table
w write table to disk and exit
x extra functionality (experts only)
命令(输入 m 获取帮助)：n //将硬盘分区，分出一个extend区来建立逻辑分区，但是必须先有主分区
Partition type:
p primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
e extended
Select (default p): p
分区号 (1-4，默认 1)：
起始 扇区 (2048-41943039，默认为 2048)：
将使用默认值 2048
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (2048-41943039，默认为 41943039)：+5G
分区 1 已设置为 Linux 类型，大小设为 5 GiB
命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
p primary (3 primary, 0 extended, 1 free)
e extended
Select (default e): e
已选择分区 2
起始 扇区 (10487808-41943039，默认为 10487808)：
将使用默认值 10487808
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (10487808-20973567，默认为 20973567)：
将使用默认值 20973567
分区 2 已设置为 Extended 类型，大小设为 5 GiB
命令(输入 m 获取帮助)：w
[root@lokott ~]# fdisk -l /dev/sdb //查看sdb硬盘信息
磁盘 /dev/sdb：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x4b4b9f25
设备 Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdb1 2048 10487807 5242880 83 Linux
/dev/sdb2 10487808 20973567 5242880 5 Extended
/dev/sdb3 20973568 31459327 5242880 83 Linux
/dev/sdb4 31459328 41943039 5241856 83 Linux
/dev/sdb5 10489856 14684159 2097152 83 Linux
/dev/sdb6 14686208 18880511 2097152 83 Linux
/dev/sdb7 18882560 20973567 1045504 83 Linux
（5）mkfs进行格式化操作
[root@lokott ~]# mkfs -t xfs /dev/sdb1
meta-data=/dev/sdb1 isize=512 agcount=4, agsize=327680 blks
= sectsz=512 attr=2, projid32bit=1
= crc=1 finobt=0, sparse=0
data = bsize=4096 blocks=1310720, imaxpct=25
= sunit=0 swidth=0 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=1
log =internal log bsize=4096 blocks=2560, version=2
= sectsz=512 sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
（6）进行磁盘挂载并且用df -hT检查是否成功挂载
[root@lokott ~]# mkdir /sdb1_mount
[root@lokott ~]# ls /sdb1_mount/
[root@lokott ~]# mount /dev/sdb1 /sdb1_mount/
[root@lokott ~]# df -hT
文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/sda2 xfs 20G 4.5G 16G 23% /
devtmpfs devtmpfs 474M 0 474M 0% /dev
tmpfs tmpfs 489M 0 489M 0% /dev/shm
tmpfs tmpfs 489M 7.2M 481M 2% /run
tmpfs tmpfs 489M 0 489M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1 xfs 6.0G 158M 5.9G 3% /boot
/dev/sda5 xfs 10G 37M 10G 1% /home
tmpfs tmpfs 98M 4.0K 98M 1% /run/user/42
tmpfs tmpfs 98M 20K 98M 1% /run/user/0
/dev/sr0 iso9660 4.3G 4.3G 0 100% /run/media/root/CentOS 7 x86_64
/dev/sdb1 xfs 5.0G 33M 5.0G 1% /sdb1_mount
注意！重启之后不会自动挂载的
[root@lokott ~]# init 6
Connection closing...Socket close.
Connection closed by foreign host.
Disconnected from remote host(centos7-1) at 22:25:16.
Type `help' to learn how to use Xshell prompt.
[c:\~]$
Connecting to 192.168.189.133:22...
Connection established.
To escape to local shell, press 'Ctrl+Alt+]'.
Last login: Fri Nov 1 22:26:01 2019
[root@lokott ~]# df -hT
文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/sda2 xfs 20G 4.5G 16G 23% /
devtmpfs devtmpfs 474M 0 474M 0% /dev
tmpfs tmpfs 489M 0 489M 0% /dev/shm
tmpfs tmpfs 489M 7.2M 481M 2% /run
tmpfs tmpfs 489M 0 489M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1 xfs 6.0G 158M 5.9G 3% /boot
/dev/sda5 xfs 10G 37M 10G 1% /home
tmpfs tmpfs 98M 4.0K 98M 1% /run/user/42
tmpfs tmpfs 98M 16K 98M 1% /run/user/0
/dev/sr0 iso9660 4.3G 4.3G 0 100% /run/media/root/CentOS 7 x86_64
（8）设置永久挂载设置操作
[root@lokott ~]# cat /etc/fstab //查看一下文件的内容然后vim 写入命令
#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Wed Oct 23 12:15:45 2019
#
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'
# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info
#
UUID=d0f8b702-0aa9-4857-9551-2e1283d2f5f9 / xfs defaults 0 0
UUID=4d632b10-c77d-438f-a9f4-8b4b0aeee9a9 /boot xfs defaults 0 0
UUID=a12d80a9-1b44-487a-996f-b57fbca184b5 /home xfs defaults 0 0
UUID=af672794-14a8-433a-a9c9-c3c263de9243 swap swap defaults 0 0
[root@lokott ~]# vim /etc/fstab
[root@lokott ~]# cat /etc/fstab
#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Wed Oct 23 12:15:45 2019
#
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'
# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info
#
UUID=d0f8b702-0aa9-4857-9551-2e1283d2f5f9 / xfs defaults 0 0
UUID=4d632b10-c77d-438f-a9f4-8b4b0aeee9a9 /boot xfs defaults 0 0
UUID=a12d80a9-1b44-487a-996f-b57fbca184b5 /home xfs defaults 0 0
UUID=af672794-14a8-433a-a9c9-c3c263de9243 swap swap defaults 0 0
/dev/sdb1 /sdb1_mount xfs defaults 0 0
[root@lokott ~]# df -hT //添加之后一般是需要重启才会加载的，但是我们知道服务器
//一般是不允许允许宕机的，因此需要用mount -a使其立即生效
文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/sda2 xfs 20G 4.5G 16G 23% /
devtmpfs devtmpfs 474M 0 474M 0% /dev
tmpfs tmpfs 489M 0 489M 0% /dev/shm
tmpfs tmpfs 489M 7.2M 481M 2% /run
tmpfs tmpfs 489M 0 489M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1 xfs 6.0G 158M 5.9G 3% /boot
/dev/sda5 xfs 10G 37M 10G 1% /home
tmpfs tmpfs 98M 4.0K 98M 1% /run/user/42
tmpfs tmpfs 98M 20K 98M 1% /run/user/0
/dev/sr0 iso9660 4.3G 4.3G 0 100% /run/media/root/CentOS 7 x86_64
[root@lokott ~]# mount -a
[root@lokott ~]# df -hT | tail -1
/dev/sdb1 xfs 5.0G 33M 5.0G 1% /sdb1_mount
[root@lokott ~]#
小结：
在理解原理的基础上进行实际操作，需要多熟悉体会并且真正理解操作过程，巧用一些命令可以简化一些问题提高效率，例如上面的管道符号（|）的使用，可以更加直观地查看信息，提高效率。所以我们需要学以致用，多思多用。
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