磁盘及文件系统管理
磁盘及系统管理
- 磁盘基本概念
- 磁盘分区管理
- 文件系统管理
- 设备挂载管理
磁盘基本概念：
硬盘分类
机械硬盘：
组成部件: 圆形的磁盘盘(主要记录数据的部分)； 机械手臂，与在机械手臂上的磁盘读取头(可擦写磁盘盘上的数据)； 主轴马达，可以转动磁盘盘，让机械手臂的读取头在磁盘盘上读写数据。 主要优势： 相对于固态硬盘来说，硬盘价格低，容量大，数据可恢复，使用寿命长固态硬盘：
组成部件： 固态电子存储芯片阵列，FLASH芯片（控制单元）、DRAM芯片（存储单元） 主要优势： 防震抗摔、传输速率、功耗、重量、噪音上有明显优势，固态硬盘传输速率性能是机械硬盘的2倍硬盘接口类型
并行： IDE：每个控制器可接两块硬盘，早期PC机用的比较多，现在已经淘汰。133MB/s SCSI：可以接 N多块硬盘。转速高，寿命长，早期的服务器用的很多。320MB/s，目前面临淘汰。 串口： SATA：串行高级技术附件，一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口。传输速率为：6Gbps SAS：串行连接SCSI，是新一代的SCSI技术。可以与SATA兼容。600MB/s传输速率为：6Gbps USB：通用串行总线，是一个外部总线的标准。 传输速率为： USB2.0：60MB/s USB3.0：500MB/s USB3.1（也叫type-c）：1.2GB/s
设备文件：
在linux当中一切皆文件： open（），read（），write()，close()
设备文件：关联至一个设备驱动程序，进而能过和对应的硬件设备进行通信
设备类型：
块设备：block，存储单位为‘块’，通过磁盘存储
字符设备：char，存储单位为‘字符’，通过键盘存储
设备号码：
主设备号：major number，能过标识设备类型
次设备号：minor number，能过标识同一类型下的不同设备
磁盘设备文件命名：/dev/DEV_FILE
IDE： /dev/hd[a-z] 例如：/dev/hda, /dev/hdb
SCSI, SATA, USB, SAS: /dev/sd[a-z]
虚拟磁盘：/dev/vd
不同磁盘标识：a-z,aa,ab…
/dev/sda, /dev/sdb, ...
同一设备上的不同分区：1,2, ...
主分区：/dev/sda[1-4]
拓展分区： /dev/sda[5+]
注意：CentOS 6和7统统将硬盘设备文件标识为/dev/sd[a-z]#
引用设备的方式：
设备文件名：
卷标：
UUID：生成一个随机的128位编号
注：在脚本中，尽量避免使用磁盘设备文件名诸如sda，名称不稳定，应使用UUID
磁盘存储术语：
磁盘三维(chs): 柱面、磁头、扇区
head：磁头； 8bit寻址 2**8=256
track：磁道；
ctlinder：柱面 10bit寻址 2**10=1024
sector：扇区 6bit寻址 2**6=64
一个扇区共有512Byte，CHS可定义255*63*1024个扇区信息
echo 512*63*1024*255/1024/1024 | bc
8032M
CHS：老的命名方式，不超过8G
LBA：逻辑的块寻址，超过8G
磁盘分区管理
使用磁盘的步骤：
设备识别 设备分区 创建文件系统（格式化） 标记文件系统 在/etc/fstab文件中创建条目 挂载新的文件系统为什么要分区：
1.优化 IO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.采用不同的文件系统.
分区类型 MBR、GPT
MBR：Master Boot Record 主引导记录
MBR 是位于磁盘最前边的一段引导（Loader）代码。它负责磁盘操作系统(DOS)对磁盘进行读写时分区合法性的判别、分区引导信息的定位，它由磁盘操作系统(DOS)在对硬盘进行初始化时产生的。
诞生于1982年，使用32位表示扇区数，分区不能超过2T
MBR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（最多4个分区）
2bytes：55AA（分区标识位）
支持4个主分区；3个主分区+1扩展分区（N个逻辑分区）
注：生产中最好给MBR分区表进行备份
BIOS+MBR
传统BIOS运行流程：
开机–>BIOS初始化–>BIOS自检–>引导操作系统–>进入系统
GPT：GUID磁盘分区表
GPT为“全局唯一标识磁盘分区表”，是一个实体硬盘的分区表的结构布局的标准。它是可扩展固件接口（EFI）标准（被Intel用于替代个人计算机的BIOS）的一部分，被用于替代BIOS系统中的一32bits来存储逻辑块地址和大小信息的主开机纪录（MBR）分区表。
支持128个分区，使用64位，支持8Z（512Byte/block）,64Z（4096Byte/block）
使用128位的通用唯一识别码UUID 表示磁盘和分区表自动备份在头和尾两份，并有CRC校验位
UEFI（同一扩展固件接口）：硬件支持GPT，使操作系统启动
分区表
MBR保护+GPT分区表+GPT划分数据+备份
UEFI+GPT
UERI运行流程
开机–>UEFI初始化–>引导操作系统–>进入系统
管理分区
fdisk -l 列出所有磁盘信息。
Id： 83：Linux可以使用的文件系统。
8e：指的是逻辑卷（logical volume）
查看分区
df查看磁盘状态
df：disk free
创建分区
fdisk /dev/sda进入管理sda磁盘
常用的几个：
m：menu，列出帮助菜单
d：delete，删除
n：new，新建
p：print，列出
t：调整分区ID
l：list，列出内核支持的分区ID
83 Linux（linux基础分区）
5 extend（扩展分区）
8e LVM（逻辑卷管理）
ee GPT（2T以上硬盘）
w：write，保存退出
q：quit，不保存退出
new新分区的时候，如果是加主分区，只能加到第四个。如果想要更多的分区，可以把第四个加为扩展分区。然后再在扩展分区上创建分区。
删除分区（删）
fdisk /dev/sda
d #进入删除模式
# 输入要删除的分区号
w #保存退出
修改分区格式（改）
fdisk /dev/sda
t # 进入修改模式# 输入要修改的分区
L # 列出可以修改的格式# 输入要修改的格式的代码
w # 保存退出# 然后用到上面让内核识别的两个命令：
kpartx -af /dev/sda # 强制添加分区到内核中
同步分区表
cat/proc/partations 查看内核是否已经识别新的分区
partprobe 同步分区表（centos5,7可用）
partx -a /dev/sda 增加分区同步分区表（centos6可用）时使用；
partx -d –nr M-N /dev/sda 删除分区同步分区表（centos6可用）时使用；
通知内核识别新分区
CentOS 5，7：partprobe
parprobe /dev/sda
CentOS 6 ：partx，kpartx
kpartx -l /dev/sda # 列出sda中可重新加载到内核的分区
kpartx -af /dev/sda # 强制添加分区到内核中
partx -a /dev/sda # 再添加一次
CentOS 6 有时候不管用，只能重启系统(目前版本6.9，这个bug还没有修复。)，不过对于新硬盘，进行创建操作的时候，CentOS6不会有这个问题。
CentOS 5 和 7 使用partprobe即可，无bug。
文件系统管理
所谓文件系统，它是操作系统中藉以组织、存储和命名文件的结构。磁盘或分区和它所包括的文件系统的
不同是很重要的，大部分应用程序都基于文件系统进行操作，在不同种文件系统上是不能工作的。
文件系统类型
常见的几种文件格式：
基本：ext3（CentOS 5默认）， ext4（CentOS 6默认），xfs（CentOS 7 默认）btrfs，reiserfs，jfs，swap
光盘：iso9660(国际标准)
网络文件系统：nfs, cifs
集群文件系统：gfs2, ocfs2
内核级分布式文件系统：ceph
伪文件系统：proc, sysfs, tmpfs, hugepagefs
Unix的文件系统：UFS， FFS， JFS
交换文件系统：swap
用户空间的分布式文件系统：mogilefs, moosefs, glusterfs
可移动U盘：fat32（文件最大不能超过4G）， exfat
windows：ntfs（linux可编译安装ntfs-3g来识别）
RAW：未经处理或者未经格式化产生的文件系统（性能好，但不便于管理）
根据文件系统是否支持“journal（日志）”功能可分为：
日志型文件系统：ext3，ext4，xfs，…（牺牲读取性能，防止数据文件破坏）
非日志型文件系统：ext2，vfat（易造成数据文件破坏）
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
查看支持的文件系统：cat /proc/filesystems
创建文件系统
mkfs命令两种用法：
1、mkfs.FS_TYPE /dev/DEVICE 建议使用此用法，直观不易出错
ext4 xfs btrfs vfat2、mkfs -t FS_TYPE /dev/DEVICE
-L ‘LABEL’ 设定卷标（分区标签）mke2fs ext系统文件系统专用的管理工具
-t{ext2|ext3|ext4} 创建文件系统类型 -b{1024|2048|4096} 设定block块的大小 -i # 为数据空间每多少字节创建一个inode，此大小不应小于block大小
-L 添加卷标签（建议使用挂载点作卷标） -N # 指定分区中创建#个inode -l 一个inode记录占用磁盘空间的大小，128-4096 -m # 默认5%，管理员用户预留空间占总空间百分百
文件系统标签LABEL
它是指向设备的另一种方法，与设备无关
blkid 块设备属性信息查看
格式：blkid [option]…[DEVICE]
-U UUID 根据指定UUID来查找对应设备
-L LABEL 根据指定卷标来查找对应设备
e2label：管理ext系列文件系统的LABEL卷标
格式：e2label DEVICE[LABEL]
findfs 查找分区
格式：findfs [option] LABEL = 根据卷标查找
findfs [option] UUID = 根据UUID查找
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
-L ‘LABEL’ 修改卷标
-m # 修改预留给管理员空间的百分百
-j 将ext2升级到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
dumpe2fs
块分组管理，32768
-h 查看超级块信息，不显示分组信息
超级块（superblock）
dumpe2fs /dev/sda1 查看分区下所有超级块
-h 查看超级块信息
tune2fs -l 查看超级块信息
超级块时存储文件系统的大小、有多少是空的和已经填满的占多少，以及它们各自的总数和其他诸如此类的信息。
要使用一个分区来进行数据访问，那么第一个要访问的就是超级块，由此可见超级块的重要性。
超级块占用第一号物理块，是文件系统的控制块。超级块包括：文件系统的大小、空闲块数目、空闲块索引表、空
闲i节点数目、空闲i节点索引表、封锁标记等。超级块时系统为文件分配存储空间、回收存储空间的依据。
所以，为了防止超级块数据损坏，就需要对超级块数据进行备份，以便于损坏时进行修复。