Linux 磁盘管理详解

最近小编整理了磁盘管理的相关知识，发现还是挺多的，所有就分了三个部分来给大家分享一下：

1、磁盘结构，认识分区

2、管理分区，文件系统格式化

3、mount挂载，/etc/fstab配置文件

这篇就先以最基础的磁盘知识开始——磁盘结构，认识分区。（讲基础的会有些无聊，但是基础还是很重要，所以还是希望大家详细了解）

一、设备类型：

（1）块设备：block ，存取单位“块”，磁盘

　　字符设备：char ，存取单位“字符”，键盘

 （2）机械硬盘和固态硬盘

机械硬盘（HDD ）：即是传统普通硬盘，主要由：盘片，磁头，盘片转轴及控制电机，磁头控制器，数据转换器，接口，缓存等几个部分组成。机械硬盘中所有的盘片都装在一个旋转轴上，每张盘片

之间是平行的，在每个盘片的存储面上有一个磁头，磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小，所有的磁头联在一个磁头控制器上，由磁头控制器负责各个磁头的运动。磁头可沿盘片的半径方向运动，加上盘片每分钟几千转的高速旋转，磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。数据通过磁头由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上，也可以通过相反方式读取。硬盘为精密设备，进入硬盘的空气必须过滤。

固态硬盘（SSD ）：用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元（FLASH 芯片、DRAM 芯片）组成。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，

在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致。

比较：

相较于HDD ，SSD 在防震抗摔、传输速率、功耗、重量、噪音上有明显优势，SSD 传输速率性能是HDD 的2倍

相较于SSD ，HDD 在价格、容量、使用寿命上占有绝对优势

硬盘有价，数据无价，目前SSD 不能完全取代HHD

（3）设备文件

① 磁盘设备的设备文件命名：/dev/DEV_FILE

② 不同磁盘标识：a-z,aa,ab…

/dev/sda, /dev/sdb, … /dev/sdaa,/dev/sdab…

同一设备上的不同分区：1,2, …

/dev/sda1, /dev/sda5

③ 硬盘存储术语

　　head ：磁头

　　track ：磁道

　　cylinder:  柱面

　　secotr:  扇区，512bytes（最小单位）

 ④ HDD磁盘结构

CHS

512bytes    *   64 sector数/track    *    1024  track数/盘面       256   head磁头数（盘面数）   8G

  扇区                 扇区数/磁道                       磁道/盘面                      

( 512bytes    *   64 sector数/track    *   256 )一个柱面的大小：8M  * 1024磁道 =8G

单位：B KB MB GB TB PB EB ZB YB BB NB DB

（4）如何使用分区空间？（后边会详细讲解每一步）

① 设备识别

② 设备分区

③ 文件系统类型格式化

④ 在/etc/fstab 文件中创建条目

⑤ mount 挂载新的文件系统

（5）为什么分区？

① 优化I/O 性能

② 实现磁盘空间配额限制

③ 提高修复速度

④ 隔离系统和程序

⑤ 安装多个OS

⑥ 采用不同文件系统

（6）两种寻址方法：CHS和LBA

 CHS：

　　采用24bit 位寻址

　　其中前10 位表示cylinder ，中间8 位表示head ，后面6 位表示sector。 。

　　最大寻址空间8GB

LBA （logical block addressing）：

　　LBA 是一个整数，通过转换成CHS 格式完成磁盘具体寻址

　　LBA 采用48 个bit 位寻址

　　最大寻址空间128PB

由于CHS 寻址方式的寻址空间在大概8GB 以内，所以在磁盘容量小于大概8GB 时，可以使用CHS 寻址方式或是LBA 寻址方式；在磁盘容量大于大概8GB 时，则只能使用LBA 寻址方式

二、分区介绍

两种分区方式：MBR ，GPT

（1）MBR: Master Boot Record ，1982年， 使用32位表示扇区数 ， 分区不超过2T

如何分区：按柱面

　　0 磁道0 扇区：512bytes

　　446bytes: boot loader

　　64bytes ：分区表

　　　　16bytes:  标识一个分区

　　2bytes: 55AA，结束标志

4 个主分区；3 主分区+1 扩展(N 个逻辑分区)

分区表（DPT）结构

（2）硬盘主引导记录MBR 主要由 3 个部分组成

① 主引导程序（偏移地址0000H–0088H ），它负责从活动分区中装载，并运行系统引导程序。

出错信息数据区，偏移地址0089H–00E1H 为出错信息，00E2H–01BDH 全为0 字节。

② 分区表（DPT,Disk Partition Table ）含4 个分区项，偏移地址01BEH–01FDH, 每个分区表项长16 个字节，共64 字节为

分区项1 、分区项2 、分区项3 、分区项4

③ 结束标志字，偏移地址01FE–01FF 的2 个字节值为结束标志 55AA

（3）GPT分区

① GPT:GUID （Globals Unique Identifiers） partitiontable  支持128个分区，使用64 位，支持8Z（512Byte/block ）64Z （4096Byte/block）

使用128 位UUID(Universally Unique Identifier)  表示磁盘区 和分区 GPT 分区表自动备份在头和尾两份，并有CRC 校验位

UEFI ( 统一扩展固件接口) 硬件支持GPT ，使操作系统启动

② EFI部分又可以分为4个区域：EFI信息区(GPT头)、分区表、GPT分区、备份区域

  第一篇基础就这些了，下一篇就是精彩的操作了，不要错过~~~

　　　　　　　　　　希望对大家有帮助，有什么错误请告诉我~

更多详情见请继续阅读下一页的精彩内容： http://www.linuxidc.com/Linux/2017-11/148277p2.htm

上篇小编给大家讲解了磁盘结构和分区的介绍，这篇小编就给大家演示如何管理分区和文件系统类型格式化。

小编上篇已经提到如何使用磁盘，今天这两步，就是其中很重要的两步。（前几天写的有点急，有点乱，今天又整理了下）

一、管理分区  

列出块设备 lsblk

  　　　　   fdisk -l /dev/sda

   　　　　  cat /proc/partitions

创建分区使用的命令：

（1） fdisk  创建MBR 分区（7里也可以创建GPT 分区，但不推荐，contos 6 -l 时候gpt多个分区只显示1个）

　　①  fdisk  -l  /dev/sdX 查看硬盘分区信息

　　　　　-c（CentOS6 默认是dos) 打开或禁用dos模式　　-u  (centos6 默认是柱面为单位) 切换显示的单位(扇区/柱面)

　　　　　-c (centos7 默认是非dos) -c=dos -c=nondos　　-u  (centos7 默认是扇区为单位)  -u=cylinders（柱面）  -u=sectors（扇区）

　　② fdisk /dev/sdX 进行分区（交互式），建立分区时　　

　　 m 帮助

 　　n 建立分区，建立分区时先选择 p主分区primary partition 或e 选择扩展分区extended，建议前3个建立逻辑分区，最后把所有空间给4扩展分区，有扩展分区可以创建多个逻辑分区。

　　 d 删除分区

　　  p 显示分区信息

　　 t 转换分区类型

　　 a 将指定分区设置/取消 活动分区   第一位为80活动

　　 L 查看分区类型

　　 o 重建分区表

　　 v 验证分区表，显示剩余没有被分区划分的扇区数量

　　 g 创建GPT格式的分区（centos7)不推荐使用，最好用gdisk

　　 q 退出不保存

　　 w 退出并保存，不保存，所有的修改都不生效

注：因为fdisk 是交互式创建分区，所以写入脚本时需要：

　　echo -e “n\np\n1\n\n+1G\nw\n” |fdisk /dev/sdb 来实现非交互创建分区

（2） gdisk  创建GPT 分区（用法和fdisk相似）

　　　　n创建分区时，直接从2-128进行分区，不分主分区，扩展分区

（3） parted  高级分区操作（创建、复制、调整大小等等）实时性，小心使用，不用再w已经保存，可以直接非交互式创建分区，aix, amiga, bsd, dvh, gpt, mac, msdos, pc98, sun, loop 都能创建。（不常用）

　　parted /dev/sdX

　　　　help 寻求帮助，有很清晰的帮助的信息。

　　　　mklabel help 有mklabel使用帮助信息

　　　　mklabel msdos 选择msdos 方式分区

　　　　mkpart 开始创建分区

　　　　rm 删除分区

　　　　p 查看分区信息

　　　　q 退出

（4）重置内存中分区信息（当系统正在使用的分区修改时，内存不会改变）

　　　partprobe   新增分区，删除分区都可以，centos 5和7可以使用，centos 6中有bug

　　　新增分区时，同步 partx -a /dev/sdX 或 kpartx -a /dev/sdX -f

　　　删除分区时，同步 partx -d /dev/sdX   所有系统都能用，centos 6也可以

二、文件系统

（1）查看支持的文件系统：/lib/modules/`uname –r`/kernel/fs

（2）文件系统类型

Linux 文件系统：ext2(Extended file system), ext3,ext4, xfs （SGI ）, btrfs （Oracle ）, reiserfs, jfs（AIX）, swap

根据其是否支持“journal” 功能：

　　日志型文件系统: ext3, ext4, xfs, …

　　非日志型文件系统: ext2, vfat

光盘：iso9660

Windows ：FAT32, exFAT,NTFS

Unix: FFS （fast ）, UFS （unix ）, JFS2

网络文件系统：NFS, CIFS

集群文件系统：GFS2, OCFS2 （oracle） 例：11.11 淘宝

分布式文件系统： fastdfs,ceph, moosefs, mogilefs,glusterfs, Lustre

RAW：未经处理或者未经格式化产生的文件系统

（3）创建文件系统

（1）mkfs 命令

　　mkfs.   能创建很多类文件系统 例：mkfs.xfs /dev/sda1 给/dev/sda1创建xfs类型的文件系统

　　　　  ext# 　　xfs　　 btrfs　　 vfa

　　mkfs -t 是个c写的脚本，就是调用mkfs. 命令 例：mkfs -t ext4 /dev/sda1 给/dev/sda1创建ext4类型的文件系统

　　　　       -f  强制重建，如果这个设备已经分过其他格式的文件系统了

（2）mke2fs ：创建文件系统，ext系列文件系统专用管理工具，例：mke2fs -t ext4 -L test /dev/sdc1 给/dev/sdc1创建ext4卷标为test的文件系统

　　-t {ext2|ext3|ext4} 格式

　　-b {1024|4096} block快大小

　　-L ‘LABEL’ 卷标

　　-j: 于 相当于 -t ext3

　　　　mkfs.ext3 = mkfs -t ext3 = mke2fs -j = mke2fs -t ext3

　　-i #:  为数据空间中每多少个字节创建一个inode ；此大���不应该小于block 的大小

　　-N # ：指定分区中创建多少个inode

　　-I  一个inode 记录占用的磁盘空间大小，128—4096

　　-m #:  默认5%, 为管理人员预留空间占总空间的百分比

　　-O FEATURE[,…] ：启用指定特性（只能开启以下特性） -O ^FEATURE 禁用指定特性

（3）tune2fs：修改文件系统信息，重新设定ext 系列文件系统可调整参数的值  例：tune2fs -o acl /dev/sdb2 开启/dev/sdb2的acl功能

　　-l ：查看指定文件系统超级块信息；super block

　　-L ‘LABEL’ ：修改卷标（ext）

　　　　mkfs -L ‘LABEL’  或  mke2fs -L ‘LABEL’ 创建时设置卷标

　　　　e2label /dev/sd# 查看卷标

　　　　e2label /dev/sd# ‘LABEL’ 重命名卷标

　　-m # ：修预留给管理员的空间百分比

　　-j:  将ext2 升级为ext3

　　-O:  文件系统属性启用或禁用, –O ^has_journal

　　-o:  调整文件系统的默认挂载选项，–o ^acl （centos7里默认开启acl   6 默认不开启）

　　-U UUID:  修改UUID号

（4）查看信息

　　blkid：块设备属性信息查看（centos 7里默认显示sr0    6 里需blkid /dev/sr0显示光盘）

　　　　-U UUID:  根据指定的UUID 来查找对应的设备

　　　　-L LABEL ：根据指定的LABEL

　　 findfs：查找分区(ext)

　　　　findfs [options] LABEL=<label>

　　　　findfs [options] UUID=<uuid>

 　　dumpe2fs /dev/sda# 查看文件系统信息：superblock信息及block group信息

　　　　-h ：查看超级块，不显示block group而只显示superblock 与tune2fs -l一致

小知识：超级块就是文件系统的内置，指定文件系统类型

　　　　block group 0里有super block ，后奇数组都有备份，能用于修复

（5）文件系统检测和修复

　　常发生于死机或者非正常关机之后，挂载为文件系统有几率标记为“no clean” ”

　注意：一定不要在挂载状态下修复（centos6，7都禁止挂载下修复，5里可以修复）

fsck(都可用) / e2fsck（ext）先卸载再修复（6里默认交互式修复，7非交互）

　　-y 自动回答yes

　　-t filetype  指定文件系统类型

　　-f 强制修复（当破坏太小时，强制扫描一遍修复）

 这篇的东西有些多，但其实经常用的命令也就：fdisk/gdisk、mkfs./mke2fs/tune2fs、blkid 这几个命令。下一篇就是磁盘管理最重要的一步了，mount挂载，敬请期待！！

当我们分完区，并做好文件系统格式化，就到了最后的挂载mount了，挂载完毕就可以使用磁盘设备了。

一、什么是挂载，卸载

任何块设备都不能直接访问，需挂载在目录上访问

挂载: 将额外文件系统与根文件系统某现存的目录建立起关联关系，进而使得此目录做为其它文件访问入口的行为（挂载的设备必须有文件系统）

卸载:为解除此关联关系的过程

mount [-选项] DEVICE（设备） MOUNT_POINT（挂载点）

（1）device ：指明要挂载的设备

　　① 设备文件：例如/dev/sda5

　　② 卷标：-L ‘LABEL’, 如 例如 -L mage

　　③ UUID, -U ‘UUID’

（2）挂载点下原有文件在挂载完成后会被临时隐藏

　　事先存在；建议使用空目录，进程正在使用中的设备无法被卸载

（3）/etc/mtab： 文件显示当前已挂载的所有设备（在CentOS 7中，是/proc/mounts的软连接，查看结果一样，centos 6中，ASCII text，查询结果和/proc/mounts不一样）

二、mount：挂载常用命令选项（下面有具体的用法示例）

查看挂载情况：findmnt  查看所有设备挂载情况（树状结构显示）

  　　　　　　　　 findmnt 设备   查看单个设备的挂载情况

 　　　　　　  mount ：查看所有设备挂载情况

  　　　　　　 cat /proc/mounts：查看内核追踪到的已挂载的所有设备

mount -选项 设备 挂载点

　　-t：vsftype ：指定要挂载的设备上的文件系统类型（不常用，不加-t默认自带自己的文件系统类型），有时，系统报错提示，没指定文件系统类型，-t指定后，仍然有错。（注释1）

　　-r：readonly ，只读挂载，不能进行其他操作，和权限无关，介质只能读，多用于冷备份。在mount 查询时时显示 ro

　　-w：read and write,  读写挂载（defaults默认）

　　-n：隐藏挂载信息不显示 ，但在/proc/mounts可以查到，卸载只能 umount /app/sdb2（挂载点）

　　-a：自动挂载/etc/fstab文件没有挂载的设备( 定义在了/etc/fstab文件中，且挂载选项中有auto 功能，默认中包括) ，不看已挂载过的设备，如果在/etc/fstab里挂载过的设备修改了设置，不刷新；

如果想刷新修改过已挂载的设备，mount -o remount /dev/sdX（挂载点）

　　-L ‘LABEL’： 以卷标指定挂载设备

　　-U ‘UUID’：以UUID 指定要挂载的设备

　　-B  –bind：绑定目录到另一个目录上，

例： mount -B /var/ftp/pub /app/apache     /app/apache就是显示 /var/ftp/pub目录的东西

　　 -o options：( 挂载文件系统的选项) ，多个选项使用逗号分隔

　　　　async（defaults)，sync  异步，同步，内存更改时，同时写磁盘（可以用于重要数据）

　　　　atime(defaults),noatime  是否在读访问时更新atime

　　　　diratime(defaults),nodiratime  目录的访问时间戳

　　　　auto(defaults)/noauto 写在/etc/fstab当中的分区，是否在mount -a时被挂载

　　　　exec(defatuls)/noexec 在该分区所挂载的目录中的脚本是否可以执行。

　　　　dev(defaults)/nodev：是否支持在此文件系统上使用设备文件

　　　　suid(defaults)/nosuid：是否支持suid和sgid权限

　　　　ro：只读 rw：读写(defaults)

　　　　nouser(defaults)/user：是否允许普通用户挂载此设备，默认管理员才能挂载

　　　　acl（centos 7）/^acl（centos 6以下）：启用/禁用此文件系统上的acl功能

　　　　defaults 默认，见以上中的(defaults)

　　-o remount,选项：重新挂载，修改功能选项（和/etc/fstab选项冲突，则覆盖，不冲突就增加）  例：mount -o remount,ro /dev/sdb1

例：mount -r /dev/sdb1 /app/sdb1 将/dev/sdb1只读挂载到/app/sdb上

三、umount 卸载

卸载时，若有正在进行的进程，不能卸载

查看正在访问指定文件系统的进程：

　　lsof 设备或挂载点都可以

　　fuser -v 挂载点

终止所有在正访问指定的文件系统的进程：

　　fuser -km 设备或挂载点都可以

 终止��所有进程就可以卸载： umount DEVICE

四、/etc/fstab 文件挂载配置文件

（1）/etc/fstab 每行定义一个要挂载的文件系统

mount -a 自动挂载/etc/fstab文件没有挂载的设备，不管已挂载过的设备

　　如果想刷新修改过已挂载的设备，mount -o remount /dev/sdX（或挂载点）

swpon -a 自动激活/etc/fstab文件没有激活的交换（扩展）空间 ，不管已激活的扩展空间

　　如果想刷新修改过已激活的扩展设备，mount -o remount /dev/sdX（或挂载点）

系统重启开机时读取此文件,可以开机自动开启文件中的设置

（2）格式（6列）：

① 要挂载的设备或伪文件系统：设备名称，LABEL，UUID，伪文件系统名称

② 挂载点（扩展为swap）

③ 文件系统类型（auto 寻找默认的），

　　普通设备挂载：ext#/xfs 等文件系统类型

　　交换分区 swap：swap

　　网络挂载地址 linux之间：nfs，windos挂载：cifs

　　光盘 iso9660，文件 cifs

④ 挂载选项：defaults 有需要的功能可以添加，不能为空

⑤ 转储频率： 0：不做备份 1：每天转储 2：每隔一天转储

⑥ 开机时自检（非0），自检次序：（如果开机系统自检不过，就无法正常开机）

0：不自检 1：最先自检，一般为/ 2…：数越小优先级最大

问题：如果设备不小心被破坏，开机自检不过，无法正常启用，该怎么办？

原理很简单，只需要修复一下文件系统就好了，（如果不能修复，可以去/etc/fstab中把自检改为0）具体操作如下：

① 手动破坏设备 dd if=/dev/zero of=/dev/sdc1 bs=1 count=2048

② 开机过程，遇到错误提示

③ 进入shell 操作，进行修复

五、实验：迁移/home 家目录

到此我们已经对磁盘管理了解的差不多了，我们可以做个小实验，迁移 /home ，从 / 下移到另一个磁盘，如/dev/sda6

① init 1 进入单用户模式，防止自己在迁移时，其他用户进行操作，导致迁移后缺失东西。

② 分区 /dev/sda6   fdisk

③ 文件系统格式化 mkfs.ext4 /dev/sda6

④ 挂载在临时目录上/mnt ，把/home 下东西cp -a 到/mnt 目录

⑤ 把现有/home 东西移走，卸载 /mnt ，把/dev/sda6 挂到 /home 下，并写入/etc/fstab，开机自动挂载。

　　UUID=328a3f17-3e4e-426d-9538-c44be3e6465b   /home    ext4    defaults        0  2

⑥ reboot或init 5 完成/home 搬迁

到这里关于磁盘管理的过程就全部讲完了。

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