linux磁盘分区管理

计算机硬盘简介

• 硬盘是计算机主要存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成，碟片外覆盖有铁磁性材料，硬盘内部由磁道、柱面、扇区、磁头等部件组成

• Linux系统中硬件设备相关配置文件存放在/dev/下，常见硬盘命名：/dev/hda、/dev/sda、/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/vda。不同硬盘接口，在系统中识别的设备名称不一样。

• IDE硬盘接口在Linux中设备名为/dev/hda，SAS、SCSI、SATA硬盘接口在Linux中设备名为sda，高效云盘硬盘接口会识别为/dev/vda等。

• 文件储存在硬盘上，硬盘的最小存储单位叫做Sector（扇区），每个Sector储存512字节。操作系统在读取硬盘的时候，不会逐个Sector的去读取，这样效率非常低，为了提升读取效率，操作系统会一次性连续读取多个Sector，即一次性读取多个Sector称为一个Block（块。

• 由多个Sector组成的Block是文件存取的最小单位。Block的大小常见的有1KB、2KB、4KB，Block在Linux中常设置为4KB，即连续八个Sector组成一个Block。

• /boot分区Block一般为1KB，而/data/分区或者/分区的Block为4K

• linux 系统查看分区的Block大小方法：

  [root@hbs ~]# stat anaconda-ks.cfg |grep -i "block"
    Size: 1511      	Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
  [root@hbs ~]# 
  
  [root@hbs ~]# stat /boot/|grep "IO Block"
    Size: 4096      	Blocks: 8          IO Block: 4096   directory
  [root@hbs ~]# 
  
  
  
  

硬盘Block和indoe详解

• 通常而言，操作系统对于文件数据的存放包括三个部分：

  • 文件内容
  • 权限
  • 文件属性

• 操作系统文件存放是基于文件系统，文件系统会将文件的实际内容存储到Block中，而将权限与属性等信息存放至Inode中。

• 在硬盘分区中，还有一个超级区块 (SuperBlock) ，SuperBlock会记录整个文件系统的整体信息，包括 Inode、Block 总量、使用大小、剩余大小等信息，每个 inode 与 block 都有编号对应，方便Linux系统快速定位查找文件。

• Superblock：记录文件系统的整体信息，包括inode与block的总量、使用大小、剩余大小， 以及文件系统的格式与相关信息等；

• Inode：记录文件的属性，权限，同时会记录该文件的数据所在的block编号；

• Block：存储文件的内容，如果文件超过默认Block大小，会自动占用多个Block。

• 操作系统进行格式化分区时，操作系统自动将硬盘分成两个区域。一个是数据Block区，用于存放文件数据；另一个是Inode Table区，用于存放inode包含的元信息。

• 每个inode节点的大小，可以在格式化时指定，默认为128Bytes或256Bytes，/boot分区Inode默认为128Bytes，其他分区默认为256Bytes，查看Linux系统Inode方法如下：

  [root@hbs ~]# stat /boot/|grep "Inode"
  Device: 801h/2049d	Inode: 64          Links: 5
  [root@hbs ~]# 
  
  

• 格式化磁盘时，可以指定默认Inode和Block的大小，-b指定默认Block值，-I指定默认Inode值，命令如下：

  [root@hbs ~]# mkfs.ext4 -b 4096 -I 256 /dev/sdc
  

硬链接介绍

• 一般情况下，文件名和inode编号是一一对应的关系，每个inode号码对应一个文件名。

• 但UNIX/Linux系统多个文件名也可以指向同一个inode号码。这意味着可以用不同的文件名访问同样的内容，对文件内容进行修改，会影响到所有文件名。

• 但删除一个文件名，不影响另一个文件名的访问。这种情况就被称为硬链接（hard link）。

• 创建硬链接的命令：

     [root@hbs ~]# touch ha123               
     [root@hbs ~]# ll ha123 
     -rw-r--r-- 1 root root 0 Mar 29 21:40 ha123  文件名总数1
  
     [root@hbs ~]# ln ha123 liuaoni.txt        其中ha123为源文件，liuaoni.txt为目标文件
     [root@hbs ~]# ll ha123 
     -rw-r--r-- 2 root root 0 Mar 29 21:12 ha123     文件名总数加1变2了
     [root@hbs ~]# 
  
     源文件与目标文件的inode号码相同，都指向同一个inode。
     inode信息中          有一项叫做"链接数"，记录指向该inode
     的文件名总数，这时会增加1，变成2，
  
     同样删除一个liuaoni.txt文件，就会使得ha123 inode节点中
     的"链接数"减1。如果该inode值减到0，表明没有文件名指向
     这个inode，系统就会回收这个inode号码，以及其所对应block区域
  
     [root@hbs ~]# ll ha123 liuaoni.txt 
     -rw-r--r-- 2 root root 0 Mar 29 21:40 ha123
     -rw-r--r-- 2 root root 0 Mar 29 21:40 liuaoni.txt
     [root@hbs ~]# rm -rf liuaoni.txt 
     [root@hbs ~]# ll ha123 
     -rw-r--r-- 1 root root 0 Mar 29 21:40 ha123
     [root@hbs ~]# 
  

软链接介绍

• 除了硬链接以外，还有一种链接-软链接。文件ha123和文件liuaoni.txt的inode号码虽然不一样，但是文件liuaoni.txt的内容是文件ha123的路径。读取文件liuaoni.txt时，系统会自动将访问者导向文件ha123。

• 无论打开哪一个文件，最终读取的都是文件ha123。这时，文件liuaoni.txt就称为文件ha123的"软链接"（soft link）或者"符号链接（symbolic link）。

• 文件liuaoni.txt依赖于文件ha123而存在，如果删除了文件ha123，打开文件liuaoni.txt就会报错：“No such file or directory”。

• 软链接与硬链接最大的不同是文件liuaoni.txt指向文件ha123的文件名，而不是文件ha123的inode号码，因此文件ha123的inode链接数不会发生变化

  [root@hbs ~]# touch ha123
  [root@hbs ~]# touch liuaoni.txt
  [root@hbs ~]# ls -li ha123 
  33574983 -rw-r--r-- 1 root root 0 Apr  1 11:43 ha123
  [root@hbs ~]# ln -s ha123 liuaoni.txt 
  ln: failed to create symbolic link ‘liuaoni.txt’: File exists
  

  • 这里提示连接已存在，解决方案，直接覆盖它

  [root@hbs ~]# ln -sf ha123 liuaoni.txt 
  

• 删除了 ha123 ，luiaoni.txt文件还是存在，但是是空的，显示为红色

  [root@hbs ~]# ll -li ha123 liuaoni.txt 
  33574983 -rw-r--r-- 1 root root 0 Apr  1 11:43 ha123
  33631176 lrwxrwxrwx 1 root root 5 Apr  1 11:45 liuaoni.txt -> ha123
  [root@hbs ~]# rm -rf ha123 
  [root@hbs ~]# ll -li liuaoni.txt 
  33631176 lrwxrwxrwx 1 root root 5 Apr  1 11:45 liuaoni.txt -> ha123
  [root@hbs ~]# 
  

磁盘分区实战操作

企业真实场景由于硬盘常年大量读写，经常会出现坏盘，需要更换硬盘。或者由于磁盘空间不足，需添加新硬盘，新添加的硬盘需要经过格式化、分区才能被Linux系统所使用，虚拟机CentOS 7 Linux模拟DELL R730真实服务器添加一块新硬盘，不需要关机，直接插入用硬盘即可，一般硬盘均支持热插拔功能。企业中添加新硬盘的操作流程如下

• 检测Linux系统识别的硬盘设备，新添加硬盘被识别为/dev/sdb，如果有多块硬盘，会依次识别成/dev/sdc、/dev/sdd等设备名称

  [root@localhost ~]# ll /dev/sd*
  brw-rw---- 1 root disk 8,  0 Mar 29 17:22 /dev/sda
  brw-rw---- 1 root disk 8,  1 Mar 29 17:22 /dev/sda1
  brw-rw---- 1 root disk 8,  2 Mar 29 17:22 /dev/sda2
  brw-rw---- 1 root disk 8,  3 Mar 29 17:22 /dev/sda3
  brw-rw---- 1 root disk 8, 16 Mar 29 17:22 /dev/sdb
  
  

• 基于新硬盘/dev/sdb设备，创建磁盘分区/dev/sdb1

  [root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb 
  Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).
  
  Changes will remain in memory only, until you decide to write the
  Be careful before using the write command.
  
  Device does not contain a recognized partition table
  Building a new DOS disklabel with disk identifier 0x529a757c.
  Command (m for help): m    打印帮助菜单
  Command action
     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)
  
  Command (m for help): n    添加一个新分区
  Partition type:
     p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
     e   extended
  Select (default p): p   选择主分区
  Partition number (1-4, default 1): 1  编号
  First sector (2048-41943039, default 2048): 
  Using default value 2048
  Last sector, +sectors or +size{
         K,M,G} (2048-41943039, default 41943039): +1G 分区大小1G
  Partition 1 of type Linux and of size 1 GiB is set
  
  Command (m for help): w   保存退出
  The partition table has been altered!
  
  Calling ioctl() to re-read partition table.
  Syncing disks.
  
  如果创建出错了，可以按 d 删除错误分区
  

• 刷新磁盘，查看以分区的情况

  [root@localhost ~]# partprobe 
  [root@localhost ~]# fdisk -l|tail -10
  Disk identifier: 0x529a757c
  
     Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
  /dev/sdb1            2048     2099199     1048576   83  Linux
  
  Disk /dev/mapper/centos-swap: 536 MB, 536870912 bytes, 1048576 sectors
  Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
  Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
  I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
  
  

• /dev/sdb1分区格式化，使用mount命令挂载到/data/目录

  [root@localhost ~]# mkfs.ext4 /dev/sdb1 
  mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
  Filesystem label=
  OS type: Linux
  Block size=4096 (log=2)
  Fragment size=4096 (log=2)
  Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
  65536 inodes, 262144 blocks
  13107 blocks (5.00%) reserved for the super user
  First data block=0
  Maximum filesystem blocks=268435456
  8 block groups
  32768 blocks per group, 32768 fragments per group
  8192 inodes per group
  Superblock backups stored on blocks: 
  	32768, 98304, 163840, 229376
  
  Allocating group tables: done                            
  Writing inode tables: done                            
  Creating journal (8192 blocks): done
  Writing superblocks and filesystem accounting information: done
  
  [root@localhost ~]# 
   [root@localhost ~]# mkdir -p /date      创建挂在目录
  [root@localhost ~]# mount /dev/sdb1 /date/      挂载/dev/sdb1分区至/data/目录
  [root@localhost ~]# df -h                   查看磁盘分区详情
  Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
  /dev/sda3        30G  1.1G   29G   4% /
  devtmpfs        1.9G     0  1.9G   0% /dev
  tmpfs           1.9G     0  1.9G   0% /dev/shm
  tmpfs           1.9G  8.6M  1.9G   1% /run
  tmpfs           1.9G     0  1.9G   0% /sys/fs/cgroup
  /dev/sda1       197M  121M   77M  62% /boot
  tmpfs           378M     0  378M   0% /run/user/0
  /dev/sdb1       976M  2.6M  907M   1% /date
  [root@localhost ~]# 
  [root@localhost ~]# echo "mount /dev/sdb1 /date/" >>/etc/rc.local  将挂载分区命令加入/etc/rc.local开机启动
  

• 自动挂载分区除了可以加入到/etc/rc.local开机启动之外，还可以加入到/etc/fstab文件中

  [root@localhost ~]# blkid 
  /dev/sr0: UUID="2017-09-06-10-51-00-00" LABEL="CentOS 7 x86_64" TYPE="iso9660" PTTYPE="dos" 
  /dev/sda1: UUID="e2a88a04-a2f1-44d1-b77b-517ea61a0735" TYPE="xfs" 
  /dev/sda2: UUID="wubYdM-dwdE-k7hm-Pf5Q-OIDE-oW49-BJflyB" TYPE="LVM2_member" 
  /dev/sda3: UUID="26a3bd57-2e86-419c-850a-231b282be9ea" TYPE="xfs" 
  /dev/sdb1: UUID="f98425af-9afa-42d9-a1fd-305d37833587" TYPE="ext4" 
  /dev/mapper/centos-swap: UUID="ae570ad5-531e-436a-bedf-5f5df71036a0" TYPE="swap" 
  [root@localhost ~]# vim /etc/fstab 
  [root@localhost ~]# tail -3 /etc/fstab 
  UUID=e2a88a04-a2f1-44d1-b77b-517ea61a0735 /boot                   xfs     defaults        0 0
  /dev/mapper/centos-swap swap                    swap    defaults        0 0
  UUID="f98425af-9afa-42d9-a1fd-305d37833587" /date      ext4    defaults 0 0
  
   # /dev/sdb1   /date    ext4   defaults 0 0  这样写也可以，写UUID可以可以
  

• 查看磁盘分区情况

  [root@localhost ~]# lsblk 
  NAME            MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
  sda               8:0    0   30G  0 disk 
  ├─sda1            8:1    0  200M  0 part /boot
  ├─sda2            8:2    0  515M  0 part 
  │ └─centos-swap 253:0    0  512M  0 lvm  [SWAP]
  └─sda3            8:3    0 29.3G  0 part /
  sdb               8:16   0   20G  0 disk 
  └─sdb1            8:17   0    1G  0 part /date
  sr0              11:0    1  4.2G  0 rom  
  [root@localhost ~]# 
  
  

  MOUNT命令工具

• Mount命令工具主要用于将设备或者分区挂载至Linux系统目录下，Linux系统在分区时，也是基于mount机制将/dev/sda分区挂载至系统目录，将设备与目录挂载之后，Linux操作系统方可进行文件的存储。

Mount命令参数详解

handlebars
 mount [-Vh]
 mount -a [-fFnrsvw] [-t vfstype]
 mount [-fnrsvw] [-o options [,...]] device | dir
 mount [-fnrsvw] [-t vfstype] [-o options] device dir
 -V：			                显示mount工具版本号；
 -l：			                    显示已加载的文件系统列表；
 -h：			                    显示帮助信息并退出；
 -v：			                    输出指令执行的详细信息；
 -n：			                    加载没有写入文件/etc/mtab中的文件系统；
 -r：			                    将文件系统加载为只读模式； 
 -a：			                    加载文件/etc/fstab中配置的所有文件系统；
 -o:				                指定mount挂载扩展参数，常见扩展指令：rw、remount、loop等，其中-o相关指令如下：
 -o atime：						系统会在每次读取文档时更新文档时间；
 -o noatime：						系统会在每次读取文档时不更新文档时间；
 -o defaults:						使用预设的选项 rw,suid,dev,exec,auto,nouser等；
 -o exec                         允许执行档被执行；
 -o user、-o nouser：				使用者可以执行 mount/umount的动作；
 -o remount：						将已挂载的系统分区重新以其他再次模式挂载；
 -o ro：							只读模式挂载；
 -o rw：							可读可写模式挂载；
 -o loop                          使用loop模式，把文件当成设备挂载至系统目录。
 -t：			                    指定mount挂载设备类型，常见类型nfs、ntfs-3g、vfat、iso9660等，其中-t相关指令如下：
 iso9660                         光盘或光盘镜像；
 msdos 	                        Fat16文件系统；
 vfat  	                        Fat32文件系统；
 ntfs	                            NTFS文件系统；
 ntfs-3g                          识别移动硬盘格式；
 smbfs 	                        挂载Windows文件网络共享；
 nfs		                        Unix/Linux文件网络共享。

企业常用Mount案例

mount  	/dev/sdb1    		/data 				挂载/dev/sdb1分区至/data/目录
mount 	/dev/cdrom   		/mnt 			挂载Cdrom光盘至/mnt目录；
mount 	-t ntfs-3g   		   /dev/sdc  	/data1	挂载/dev/sdc移动硬盘至/data1目录；
mount   -o remount,rw    	/ 		  			重新以读写模式挂载/系统；
mount 	-t  iso9660  -o loop  centos7.iso /mnt	将centos7.iso镜像文件挂载至/mnt目录；
mount   -t fat32   /dev/sdd1            /mnt    将U盘/dev/sdd1挂载至/mnt/目录；
mount   -t nfs 192.168.10.11:/data/    	/mnt	    将远程192.168.10.11:/data目录挂载至本地/mnt目录。

总结

• 磁盘分区最多只能分 4个主分区

• 还有一种就是 3个主分区，一个扩展分区。

• 扩展分区不能直接使用，需要变成逻辑分区

• fdisk分区命令参数如下，常用参数包括m、n、p、e、d、w。

  b						编辑bsd disklabel；
  c						切换dos兼容性标志；
  d						删除一个分区；
  g						创建一个新的空GPT分区表；
  G						创建一个IRIX（SGI）分区表；
  l						列出已知的分区类型；
  m						打印帮助菜单；
  n						添加一个新分区；
  o						创建一个新空DOS分区表；
  p						打印分区表信息；
  q						退出而不保存更改；
  s						创建一个新的空的Sun磁盘标签；
  t						更改分区的系统ID；
  u						更改显示/输入单位；
  v						验证分区表；
  w						将分区表写入磁盘并退出；
  x						额外功能。
  
  

  • 分区工具有fdisk和gdisk，当硬盘小于2T的时候我们应该用fdisk来分区，而当硬盘大于2T的时候则应用gdisk来进行分区

  • Block空间即将被占满, 但删除大文件也没有释放空间

    • 假设现在线上正在运行Nginx服务, Nginx产生的日志已经达到了20个G, 磁盘眼看就看沾满了, 请问不重启Nginx的方式如何处理
    • 是会删除文件, 但Nginx持续占用着文件, 所以空间并不会被释放

      rm -f  access.log 
      

    • 正确做法如下, 清空该文件即可释放文件内容

      > access.log