Linux 磁盘、文件系统管理
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概述：
磁盘结构
分区类型
管理分区
管理文件系统
挂载设备
管理虚拟内存
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第一篇：Linux磁盘管理
1.概述：
★计算机的组成
计算机的五大组成部件：输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器，其中，输入、输出设备称之为I/O设备，运算器和控制器称之为CPU ，存储器如内存、硬盘等。计算机只有CPU和内存其实就可以独立完成计算任务了，只是其输入输出都在内存中实现，但是，内存属于随机存储单元，断点就会导致数据丢失，因此，我们就通过其他辅助设备来弥补内存的不足，这些辅助设备称之为外存，如：磁盘，光驱等。
2.硬盘：
★接口类型：
★硬盘分类：
固态硬盘
机械硬盘
★硬盘存储术语（CHS）：
head：磁头 256个 ；
track：磁道 1024个磁道；
平均寻道时间：5400rpm（转/分），7200rpm，10000rpm，15000rpm；
cylinder：柱面 （分区划分基于柱面）；
secotr：扇区，512bytes 63个；
cylinder=512*63track*256head=8M
附图：
3.设备文件：
★设备文件
对Linux而言，其哲学思想之一就是“一切皆文件”，因此 linux 之上所有设备的操作都是通过文件接口来实现的，也就是说在访问设备的时候就如同访问一个文件一样，因此他们使用的都是文件系统接口。
☉一切皆文件
open(), read(), write(), close()
☉设备类型：
块设备(block)：随机访问，数据交换单位是“块”；
字符设备(character)：线性访问，数据交换单位是“字符”；
☉设备文件：FHS
/dev
关联至一个设备驱动程序，进而能够跟与之对应硬件设备进行通信；
☉设备号：
major：主设备号，区分设备类型；用于标明设备所需要的驱动程序；
minor：次设备号，区分同种类型下的不同设备；是特定设备的访问入口；
附图：
☉mknod命令：创建设备文件
作用：make block or character speclal files
语法：mknod [OPTION]... NAME TYPE [MAJOR MINOR]
选项：-m MODE：创建后的设备文件的访问权限；
4.设备文件名：
★设备文件名：（ICANN：互联网名称地址分配机构定义）
☉磁盘：
IDE：/dev/hd[a-z] 例如：/dev/hda,/dev/hdb；
SCSI,SATA,USB,SAS：不同设备：/dev/sd[a-z]
☉分区：
同一设备上的不同分区：1,2...
/dev/sda#: 如：/dev/sda1...
CentOS 6和7统统将硬盘设备文件表示为：/dev/sd[a-z]#
☉引用设备的方式：
设备文件名；
卷标（label）；
UUID（全局唯一标识符，uuidgen 命令可以生成uuid）；
注意：
引用设备的时候，最好用UUID，因为设备文件名可能会改变。
磁盘分区：MBR、GPT
1.MBR分区：
★MBR：0 sector （0磁道0扇区）
在磁盘上有一个叫做0磁道0扇区是被预留出来的，他不属于任何分区，这个扇区称之为MBR，严格意义上讲应该叫做用来存储MBR的一段空间；
MBR：即 Master Boot Record 主引导记录，MBR又分为三部分
☉如何分区：
按柱面
☉0磁道0扇区：扇区大小为512bytes，分为三部分：
◆446bytes：bootloader，程序，引用启动操作系统程序；
◆64bytes：分区表，每16bytes标识一个分区，一共只能有4个分区；
一块磁盘要么最多划分4个分区，要么划分成3个主分区+1个扩展分区（N个逻辑分区）
4个主分区：3主分区+1扩展(N个逻辑分区）；
◆2bytes：MBR区域的有效标识；一般55AA为有效；
☉4个主分区；3主分区+1扩展(N个逻辑分区）；
主分区和扩展分区的标识：1-4；
逻辑分区只能从5开始（5+）
附图：
☉命令：echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host2/scan
新增添磁盘，还不能直接显示出来，要想出现要对磁盘进行扫描(实际生产环境中不需要，都是热插拔技术)：
假如 fdisk -l 还是未发现新硬盘，则将上面命令中的host0,替换为host1,host2,....看看；
我们再查看系统日志/var/log/messages，发现对SCSI设备进行了一次重新扫描，用fdisk -l也看到了新增加的磁盘了。上面的命令主要的目的就是scan the SCSI bus
2.GBT分区：
★GPT分区
UID（Globals Unique Identifiers）partition table ；
支持128个分区，使用64位，支持8Z（512Byte/block ）64Z （4096Byte/block）；
使用128位UUID 表示磁盘和分区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
磁盘管理
1.工具：
★管理磁盘
☉列出块设备：lsblk
☉创建分区使用：
fdisk：创建MBR分区，也支持GPT，对于一块硬盘，最多只能管理15分区；
gdisk：创建GPT分区；
GNU parted：高级分区操作（创建、复制、调整大小等等）；
☉partprobe
重新设置内存中的内核分区表版本
2.fdisk命令：
★fdisk：
☉查看磁盘的分区信息：
fdisk -l [-u] [device...]；列出指定磁盘上的分区情况
★管理分区：fdisk device
fdisk提供了一个交互式接口来管理分区，他有许多命令，分别用于不同的管理功能；所有的操作均在内存中完成，没有直接同步到磁盘；直接使用w命令保存至磁盘上；
☉常用命令：
n：创建新分区；；
d：删除已有分区；（如果删除扩展分区sda4 逻辑分区都会消失）；
t：修改分区类型；
l：查看所有支持的已知ID；
w：保存并退出；
q：不保存并退出；
m：查看帮助信息；
p：显示现有分区表
注意：
在已经分区并且已经挂载其中某个分区的磁盘设备上创建的新分区，内核可能在创建完成后无法直接识别；
3.同步分区表：
★同步分区表：partx，partprobe
☉查看内核是否已经识别新的分区：
# cat /proc/partations
lsblk
☉通知内核重新读取硬盘分区表
◆新增分区用：
partx -a /dev/device；
kpartx -af /dev/device
◆删除分区用：
partx -d --nr N /dev/DEVICE （N：表示删除的哪个分区就写几，N-M表示范围）
centos6：--nr N-M（表示范围）
☉partprobe命令：
centos5,7使用。一条命令搞定，增减删除都可以！
用法：partprobe [/dev/DEVICE]
演示：
1.fdisk -l [device] 列出所有的磁盘分区
# 列出所有设备的磁盘分区 [root@centos7 ~]# fdisk -l 磁盘 /dev/sda：85.9 GB, 85899345920 字节，167772160 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：0x0007c37e 设备 Boot Start End Blocks Id System /dev/sda1 * 2048 1001471 499712 83 Linux /dev/sda2 1001472 84887551 41943040 83 Linux /dev/sda3 84887552 126830591 20971520 83 Linux /dev/sda4 126830592 167772159 20470784 5 Extended /dev/sda5 126834688 131031039 2098176 82 Linux swap / Solaris # 列出指定设备的磁盘分区 [root@centos7 ~]# fdisk -l /dev/sda 磁盘 /dev/sda：85.9 GB, 85899345920 字节，167772160 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：0x0007c37e 设备 Boot Start End Blocks Id System /dev/sda1 * 2048 1001471 499712 83 Linux /dev/sda2 1001472 84887551 41943040 83 Linux /dev/sda3 84887552 126830591 20971520 83 Linux /dev/sda4 126830592 167772159 20470784 5 Extended /dev/sda5 126834688 131031039 2098176 82 Linux swap / Solaris
2.查看所有以支持分区的ID类型
3.创建磁盘分区：
[root@centos7 ~]# fdisk /dev/sda
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。
命令(输入 m 获取帮助)：p
磁盘 /dev/sda：85.9 GB, 85899345920 字节，167772160 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：0x0007c37e
设备 Boot Start End Blocks Id System
/dev/sda1 * 2048 1001471 499712 83 Linux
/dev/sda2 1001472 84887551 41943040 83 Linux
/dev/sda3 84887552 126830591 20971520 83 Linux
/dev/sda4 126830592 167772159 20470784 5 Extended
/dev/sda5 126834688 131031039 2098176 82 Linux swap / Solaris
命令(输入 m 获取帮助)：n # 创建新分区
All primary partitions are in use
添加逻辑分区 6
起始 扇区 (126832640-167772159，默认为 126832640)：
将使用默认值 126832640
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (126832640-126834687，默认为 126834687)：+2G
值超出范围。
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (126832640-126834687，默认为 126834687)：
将使用默认值 126834687
分区 6 已设置为 Linux 类型，大小设为 1 MiB # 使用默认值
命令(输入 m 获取帮助)：p # 打印当前磁盘分区
磁盘 /dev/sda：85.9 GB, 85899345920 字节，167772160 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：0x0007c37e
设备 Boot Start End Blocks Id System
/dev/sda1 * 2048 1001471 499712 83 Linux
/dev/sda2 1001472 84887551 41943040 83 Linux
/dev/sda3 84887552 126830591 20971520 83 Linux
/dev/sda4 126830592 167772159 20470784 5 Extended
/dev/sda5 126834688 131031039 2098176 82 Linux swap / Solaris
/dev/sda6 126832640 126834687 1024 83 Linux
Partition table entries are not in disk order
命令(输入 m 获取帮助)：d # 删除指定分区
分区号 (1-6，默认 6)：6
分区 6 已删除
命令(输入 m 获取帮助)：n # 创建新分区
All primary partitions are in use
添加逻辑分区 6
起始 扇区 (126832640-167772159，默认为 126832640)：131031042
Sector 131031042 is already allocated
起始 扇区 (131033088-167772159，默认为 131033088)：131031400
值超出范围。
起始 扇区 (131033088-167772159，默认为 131033088)：131032000
值超出范围。
起始 扇区 (131033088-167772159，默认为 131033088)：132000000 # 上面总是提示超出范围，这里可以选择一个离前一个结束扇区大的值
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (132000000-167772159，默认为 167772159)：+5G # 创建新分区为+5G
分区 6 已设置为 Linux 类型，大小设为 5 GiB
命令(输入 m 获取帮助)：p
磁盘 /dev/sda：85.9 GB, 85899345920 字节，167772160 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：0x0007c37e
设备 Boot Start End Blocks Id System
/dev/sda1 * 2048 1001471 499712 83 Linux
/dev/sda2 1001472 84887551 41943040 83 Linux
/dev/sda3 84887552 126830591 20971520 83 Linux
/dev/sda4 126830592 167772159 20470784 5 Extended
/dev/sda5 126834688 131031039 2098176 82 Linux swap / Solaris
/dev/sda6 132000000 142485503 5242752 83 Linux # 新创建的分区
命令(输入 m 获取帮助)：w # 保存分区，但是有报警，这里说明内核并没有真正识别分区
The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
WARNING: Re-reading the partition table failed with error 16: 设备或资源忙.
The kernel still uses the old table. The new table will be used at
the next reboot or after you run partprobe(8) or kpartx(8)
正在同步磁盘。
4.同步分区表
# 在fdisk 命令下可以显示出新创建的分区，但有没有真正识别要看内核 [root@centos7 ~]# fdisk -l 磁盘 /dev/sda：85.9 GB, 85899345920 字节，167772160 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：0x0007c37e 设备 Boot Start End Blocks Id System /dev/sda1 * 2048 1001471 499712 83 Linux /dev/sda2 1001472 84887551 41943040 83 Linux /dev/sda3 84887552 126830591 20971520 83 Linux /dev/sda4 126830592 167772159 20470784 5 Extended /dev/sda5 126834688 131031039 2098176 82 Linux swap / Solaris /dev/sda6 132000000 142485503 5242752 83 Linux # 保存了内核所识别的所有分区，可以看出新创建的分区 sda6 并没有真正被内核识别 [root@centos7 ~]# cat /proc/partitions major minor #blocks name 8 0 83886080 sda 8 1 499712 sda1 8 2 41943040 sda2 8 3 20971520 sda3 8 4 1 sda4 8 5 2098176 sda5 11 0 7587840 sr0 # lsblk 命令显示块设备，也可以查看 [root@centos7 ~]# lsblk NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT sda 8:0 0 80G 0 disk ├─sda1 8:1 0 488M 0 part /boot ├─sda2 8:2 0 40G 0 part / ├─sda3 8:3 0 20G 0 part /usr ├─sda4 8:4 0 1K 0 part └─sda5 8:5 0 2G 0 part [SWAP] sr0 11:0 1 7.2G 0 rom #------------------------------------------------------------------------------ # 使用 partx 命令通知内核重读分区表，有的时候一次不行，再通知第二次 [root@centos7 ~]# partx -a /dev/sda partx: /dev/sda: error adding partitions 1-5 [root@centos7 ~]# partx -a /dev/sda partx: /dev/sda: error adding partitions 1-6 # centos7 使用 partprobe /dev/sda 一条命令搞定 [root@centos7 ~]# cat /proc/partitions major minor #blocks name 8 0 83886080 sda 8 1 499712 sda1 8 2 41943040 sda2 8 3 20971520 sda3 8 4 1 sda4 8 5 2098176 sda5 8 6 5242752 sda6 # 确定新分区出现，才可以做后续的操作，如创建文件系统 11 0 7587840 sr0 [root@centos7 ~]# lsblk NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT sda 8:0 0 80G 0 disk ├─sda1 8:1 0 488M 0 part /boot ├─sda2 8:2 0 40G 0 part / ├─sda3 8:3 0 20G 0 part /usr ├─sda4 8:4 0 1K 0 part ├─sda5 8:5 0 2G 0 part [SWAP] └─sda6 8:6 0 5G 0 part sr0 11:0 1 7.2G 0 rom # 删除分区，通知内核重读分区表 [root@centos7 ~]# cat /proc/partitions major minor #blocks name 8 0 83886080 sda 8 1 499712 sda1 8 2 41943040 sda2 8 3 20971520 sda3 8 4 1 sda4 8 5 2098176 sda5 8 6 5242752 sda6 11 0 7587840 sr0 [root@centos7 ~]# partprobe /dev/sda # 或者使用 partx -d --nr 6 /dev/sda [root@centos7 ~]# cat /proc/partitions major minor #blocks name 8 0 83886080 sda 8 1 499712 sda1 8 2 41943040 sda2 8 3 20971520 sda3 8 4 1 sda4 8 5 2098176 sda5 11 0 7587840 sr0 [root@centos7 ~]# lsblk NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT sda 8:0 0 80G 0 disk ├─sda1 8:1 0 488M 0 part /boot ├─sda2 8:2 0 40G 0 part / ├─sda3 8:3 0 20G 0 part /usr ├─sda4 8:4 0 1K 0 part └─sda5 8:5 0 2G 0 part [SWAP] sr0 11:0 1 7.2G 0 rom