linux磁盘分区（MBR和GPT，基于centos7）实验

linux磁盘分区（MBR和GPT，基于centos7）实验

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

MBR的分区结构

MBR:Master Boot Record
一块硬盘分为一个0扇区和最多4个主分区或者3个主分区+一个扩展分区
以下为MBR的分区结构图

0号扇区：系统引导程序+主分区表+0x55aa
系统引导程序：占446字节，负责存放系统启动时的二进制程序
主分区表：16字节*4，每个主分区或者扩展分区占16个字节，16个字节中以硬盘标记（柱面、磁盘、盘片）记录了该分区的起始地址和结束地址，来表示分区占用空间的大小。其中分区的前两位表示为该分区是否为系统启动的引导分区（根分区，80为是，00为不是）。
0x55aa:结束位标记

扩展分区ERB：结构与主分区相似，其中每个逻辑分区前512字节的前446字节为空不使用，后64字节的前16个字节指向当前ERB分区的起始地址，17-32字节表示下一个ERB逻辑分区的起始地址，以此表示当前逻辑分区的大小，后64字节未使用。

GPT的分区结构

GPT：GUID（Globals Unique Identifiers） partition table
一块硬盘最多支持128个主分区，详细可划分为EFI信息区(GPT头)、分区表、GPT分区、备份区域，以扇区作为单位（每个扇区512位）。

第LBA0扇区：MBR保护扇区，记录了与MRB相同的信息，与MBR做兼容，反之个别程序无法适应GPT
第LBA1-33扇区：记录的每个分区的起始地址、结束地址、UUID等信息
第LBA34-~：每个GPT分区的数据
最后33个LBA：备份的GPT扇区数据，如果GPT扇区参数有误，则自动从备份扇区中同步以解决问题。

MBR与GPT的分区

主要有3个步骤：创建分区、制作文件系统和挂载

MBR创建分区命令fdisk

fdisk 设备名称：对磁盘进行MBR分区，分区结果直接保存至硬盘。
输入m可以查看详细操作指令，常用选项为n：new，创建新分区；d，delete，删除分区；t，change，修改分区类型；w，write，写入保存并退出；p，print，打印当前分区信息

创建主分区：输入n并回车，p表示promary主分区，e表示extend扩展分区，回车默认主分区，再回车默认为1扇区，再回车默认起始地址，输入+2G，表示从起始地址增加2G的空间作为此分区的大小，还可以使用M或者K作为单位。

创建扩展分区：输入n并回车,输入e，选择4回车作为扩展分区，+3G作为扩展分区的总大小，输入p查看，可以观察到当前已经创建了一个主分区和一个扩展分区。输入w保存退出。

注，红框内表示当前分区类型，dos表示MBR，gpt就是GPT啦。

创建逻辑分区：输入n并回车，此时分区时有l选项，l表示logic逻辑分区的意思，输入l，回车，并指定第一个逻辑分区的大小，w保存退出。

输入lsblk命令可以查看当前的分区的情况，
注：如果创建或者删除分区后没有显示，需输入partprobe命令将分区信息更新至内存

GPT创建分区命令gdisk

使用GPT分区和MBR分区时的命令与操作基本一致，我们添加新的硬盘，添加新硬盘后需对新的硬盘进行扫描，否则系统无法识别显示。
命令为：echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host$/scan，$表示在当前目录下的所有host目录

使用gdisk 设备名称 进行GPT分区
输入？显示操作菜单，菜单如下

输入n,创建新的分区，后续操作与MBR一致，多了一步选择GUID的选项，MBR中默认为83，表示为linux文件系统，而GPT中支持在创建分区时直接指定GUID，此时默认即可。（如有需要了解可百度。）

依旧使用lsblk命令查看分区情况，此时使用MRB和GPT的分区已经完成，下一步就是创建文件系统。

非交互式直接创建分区

fdisk和gdisk命令均可以使用非交互式的方式来创建分区
如：echo -e "n\np\n\n\n+2G\nw\n" |fdisk /dev/sdc
“\n”：表示回车
“n”:new，新增
“p”:primary，选择为主分区
“+2G”:设置分区大小
“w”：保存退出
注：MBR分区使用非交互试创建时，需确认当前是否有足够的主分区数和扩展分区是否创建，否则容易出现问题，而GPT所有分区均为主分区，所以没有这个问题。

创建文件系统

Linux文件系统（具体详情百度）：
ext2(Extended file system)：适用于那些分区容量不是太大，更新也不频繁的情况，
例如 /boot 分区
ext3：是 ext2 的改进版本，其支持日志功能，能够帮助系统从非正常关机导致的异常
中恢复。它通常被用作通用的文件系统
ext4：是 ext 文件系统的最新版。提供了很多新的特性，包括纳秒级时间戳、创建和
使用巨型文件(16TB)、最大1EB的文件系统，以及速度的提升
xfs：SGI，支持最大8EB的文件系统
btrfs（Oracle）, reiserfs, jfs（AIX）, swap
 光盘：iso9660
 Windows：FAT32, NTFS，exFAT
 Unix：FFS（fast）, UFS（unix）, JFS2
 网络文件系统：NFS, CIFS
 集群文件系统：GFS2, OCFS2（oracle）
 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
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
文件系统的组成部分：
内核中的模块：ext4, xfs, vfat
用户空间的管理工具：mkfs.ext4, mkfs.xfs,mkfs.vfat
Linux的虚拟文件系统：VFS
查前支持的文件系统：cat /proc/filesystems

创建文件系统的命令为:
mkfs.fs_type 设备名称支持以下文件系统

mkfs -t ext$，仅支持ext系列文件系统
-L LABEL 可以指定卷标（别名）

mke2fs：ext系列文件系统专用管理工具

-b {1024|2048|4096} 指定块大小
-L ‘LABEL’ 设置卷标
-j 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；不应该小于block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
-O ^FEATURE 关闭指定特性

对MGR（sdc1）创建ext4的文件系统，对GPT（sde1）创建xfs的文件系统


使用blkid [设备名称（可选）]查看当前创建文件系统的分区情况，指定设备名称则只显示指定设备名称的文件系统。下图表示分区的文件系统已经创建成功。

文件系统的块信息（如有需要可以百度深入了解）

文件系统是有大小相同的块组合而成，每个块大小都一致，不满块大小的文件默认都需要占用一个块的空间，由若干块组合而成称之为块组，分区是又若干个块组组合而成，每个块组中包含了当前块组的超级快、块组的大小，各个数据的元数据信息，位图使用情况以及数据。

使用tune2fs -l 设备名，查看指定文件系统超级块信息；super block

tune2fs：重新设定ext系列文件系统可调整参数的值
-l 查看指定文件系统超级块信息；super block
-L 'LABEL’ 修改卷标
-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
-U UUID 修改UUID号
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/2019102022140698.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1Rob21hc19DWVE=,size_16,color_FFFFFF,t_70)
还可以使用`dumpe2fs `查看超级快信息

挂载和mount命令

将创建文件系统的磁盘设备挂载至目录即可
先创建目录
mkdir /mnt/gpt
mkdir /mnt/mbr
后使用
mount 设备名 目录名 进行挂载，就可以进入目录创建文件使用（临时挂载）

mount命令

挂载方法：mount DEVICE MOUNT_POINT
mount：通过查看/etc/mtab文件显示当前已挂载的所有设备，挂载目标默认只能是块设备
mount [-fnrsvw] [-t vfstype] [-o options] device dir
device：指明要挂载的设备；
(1) 设备文件：例如/dev/sda5
(2) 卷标：-L ‘LABEL’, 例如 -L ‘MYDATA’
(3) UUID, -U ‘UUID’：例如 -U ‘0c50523c-43f1-45e7-
85c0-a126711d406e’
(4) 伪文件系统名称：proc, sysfs, devtmpfs, configfs
dir：挂载点
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
-t vsftype 指定要挂载的设备上的文件系统类型
-r readonly，只读挂载
-w read and write, 读写挂载
-n 不更新/etc/mtab，mount不可见
-a 自动挂载所有支持自动挂载的设备(定义在了/etc/fstab文件
中，且挂载选项中有auto功能)
-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
查看内核追踪到的已挂载的所有设备
cat /proc/mounts
-o options：(挂载文件系统的选项)，多个选项使用逗号分隔
async 异步模式 sync 同步模式,内存更改时，同时写磁盘
atime/noatime 包含目录和文件
diratime/nodiratime 目录的访问时间戳
auto/noauto 是否支持自动挂载,是否支持-a选项
exec/noexec 是否支持将文件系统上运行应用程序
dev/nodev 是否支持在此文件系统上使用设备文件
suid/nosuid 是否支持suid和sgid权限
remount 重新挂载
ro 只读 rw 读写
user/nouser 是否允许普通用户挂载此设备，/etc/fstab使用
acl 启用此文件系统上的acl功能
loop 使用loop设备
_netdev 当网络可用时才对网络资源进行挂载，如：NFS文件系统
defaults 相当于rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async

挂载目录

创建两个空目录dirtest和dirmount，并在dirtest目录中创建多个文件，直接挂载时会提示错误，挂载失败
需要加上-B 或者–bind选项才能挂载。

挂载文件（包括镜像和普通文件）

挂载普通文件和ISO镜像文件
使用dd命令创建一个100M的空文件，使用mke2fs对文件创建文件系统，使用
mount -o loop filetest filemount将普通文件挂载至目录,镜像文件不需要创建文件系统，直接挂载即可。

swap交换分区

swap可以临时使用硬盘充当内存使用，但是效率不高，只能起到应急作用
针对MBR创建swap，创建完分区后输入t键修改分区类型，82表示swap交换分区（GPT用8200表示），w保存退出

创建swap文件系统，使用mkswap命令创建即可

使用swapon device命令使swap分区生效，在通过free名查看内存使用情况以观察 swap是否生效

持久化挂载

上述的挂载均为临时挂载，系统关机重启后挂载消失，需要将挂载信息写入到/etc/fstab文件中，如图所示。
文件内字段解释：
/etc/fstab每行定义一个要挂载的文件系统
 1、要挂载的设备或伪文件系统
设备文件
LABEL：LABEL=""
UUID：UUID=""
伪文件系统名称：proc, sysfs
 2、挂载点
 3、文件系统类型：ext4，xfs，iso9660，nfs，none
 4、挂载选项：defaults ，acl，bind
 5、转储频率：0：不做备份 1：每天转储 2：每隔一天转储
 6、fsck检查的文件系统的顺序：允许的数字是0 1 2
0：不自检
1：首先自检；一般只有rootfs才用
2：非rootfs使用
注:磁盘挂载使用UUID挂载防止逻辑分区删除后分区标记自动变化

总结：磁盘分区主要步骤为三部：划分分区，创建文件系统和挂载。划分分区需选择合适的分区方式，文件系统中针对ext系列和xfs文件系统命令不同，需要区分记忆，对已有分区做修改时，需取消挂载设备，包括磁盘文件和交换分区，否则会引起许多问题。