Linux磁盘管理与文件系统（实验详解，一看就懂）

一、磁盘管理

1.1 磁盘结构

■磁盘的物理结构

• 盘头：硬盘有多个盘片，每盘片2面
• 磁头：每面一个磁头

■硬盘的数据结构

• 扇区：盘片被分为多个扇形区域，每个扇区存放512字节的数据，是硬盘的最小存储单位
• 磁道：同一盘片不同半径的同心圆，是由磁头在盘片表面划出的圆形轨迹
• 柱面：不同盘片相同半径构成的圆柱面，由同一半径圆的多个磁道组成

■硬盘存储容量=磁头数x磁道（柱面）数x每道扇区数x每扇区字节数（512字节）

■可以用柱面/磁头/扇区来唯一定位磁盘上每一个区域

■磁盘接口类型

• IDE、SATA、SCSI、SAS、光纤通道

■硬盘的接口种类

• IDE——并口数据线连接主板与硬盘，抗干扰性太差，且排线占用空间较大，不利电脑内部散热，已逐渐被 SATA 所取代。

• SATA——抗干扰性强，支持热插拔等功能，速度快，纠错能力强。

• SCSI——小型机系统接口，SCSI硬盘广为工作站级个人电脑以及服务器所使用，资料传输时CPU占用率较低，转速快，支持热插拔等。

• SAS——是新一代的SCSI技术，和SATA硬盘相同，都是采取序列式技术以获得更高的传输速度，可达到 6Gb/s。

1.2 MBR与磁盘分区表示

1.2.1 MBR

■主引导记录（MBR：Master Boot Record）

• MBR位于硬盘第一个物理扇区处

• MBR中包含硬盘的主引导程序和硬盘分区表

-分区表有4个分区记录区，每个分区记录区占16字节。

• Linux中将硬盘、分区等设备均表示为文件

■主启动记录（MBR）磁盘分区

• MBR是主引导记录，位于第一块硬盘（/dev/ sda)的第一个物理扇区处，NBR中包含硬盘的主引导程序和硬盘分区表。NBR总共512字节，前446字节是主引导记录，分区表保存在NBR扇区中的第447-510字节中。分区表有4个分区记录区，每个分区记录区占16字节。

• 主启动记录（MBR）磁盘分区支持最大卷为2.2TB，每个磁盘最多有4个主分区，或3个主分区、1个扩展分区和在扩展分区里面分多个逻辑分区。

1.2.2 磁盘分区表示

/dev/sdb5

sd 表示SCSI设备       hd 表示IDE设备
硬盘的顺序号，以字母a、b、c……表示
分区的顺序号，以数字1、2、3……表示。主分区从1-4，第一个逻辑分区始终从5开始。

■磁盘分区结构

• 硬盘中的主分区数目只有4个
• 主分区和扩展分区的序号限制在1~4
• 扩展分区再分为逻辑分区
• 逻辑分区的序号将始终从5开始
  

二、文件系统

2.1 文件系统类型

■XFS文件系统

• 存放文件和目录数据的分区
• 高性能的日志型文件系统，特别擅长于处理大文件，可支持上百万TB的存储空间。
• CentOS 7系统中默认使用的文件系统

■SWAP——交换文件系统

• 为Linux系统建立交换分区
• 一般设置为物理内存的1.5~2倍

■Linux支持的其他文件系统类型

• EXT4、FAT32、NTFS、 LVM

2.2 检测并确认新硬盘

fdisk -l [磁盘设备]

• Device（设备）：分区的设备文件名称。
• Boot：是否是引导分区。若是，则有“*”标识。
• Start：该分区在硬盘中的起始位置（柱面数）。
• End：该分区在硬盘中的结束位置（柱面数）。
• Blocks：分区的大小，以 Blocks（块）为单位，默认的块大小为 1024 字节。
• Id：分区对应的系统 ID 号。例如，83表示Linux中的XFS分区或EXT4分区、8e表示LVM逻辑卷。
• System：分区类型。

2.3 管理磁盘分区

fdisk /dev/sdb

交互模式中的常用指令：
m：获取帮助菜单
n：新建分区
p：查看分区情况
d：删除分区
t：变更分区的类型
w：保存分区操作并退出
q：不保存分区操作并退出

创建分区步骤
n
	--> p 主分区、e 扩展分区、l 逻辑分区
		--> 设置分区：1  （范围1-4，如按 Enter 键接受默认值）
			--> 设置柱面序列：直接按 Enter 键接受默认值
				--> 设置分区大小：+20G  （指定大小为 20GB，如按 Enter 键接受默认值表示所有空间）
					--w

变更硬盘（特别是正在使用的硬盘）的分区设置以后，建议最好将系统重启一次，或者执行
“partprobe”命令使操作系统检测新的分区表情况。以防格式化分区时损坏硬盘中已有的数据。
                            partprobe /dev/sdb

演示：创建一个主分区

这边关闭虚拟机给虚拟机添加一个新硬盘



演示：创建一个交换分区

最后输入w保存并退出，这时我们的分区还不能直接使用需要格式化分区

分区类型的代码

2.4 创建文件系统

■mkfs命令

• Make Filesystem ，创建文件系统（格式化）

mkfs -t 文件系统类型 分区设备   mkfs -t xfs /dev/sdb1
或
mkfs.（分区类型） 分区设备      mkfs.xfs /dev/sdb1

这里创建了几个分区能用于Linux存储文件的有sdb1，sdb5，sdb6

格式完成后还需要挂载，添加挂载点。

2.5 创建文件系统swap

命令格式：mkswap 分区设备

创建交换文件系统
创建swap之前，目标分区应先通过fdisk 工具将分区类型ID 号设为 82
fdisk /dev/sdb
-->t
	-->5
		-->82

mkswap /dev/sdb5
swapon /dev/sdb5	         启用新增加的交换分区
swapoff /dev/sdb5	         停用指定的交换分区
swapon -s 			         查看每个分区的swap状态信息
free -m				         查看总的swap状态信息

停用就会去除sdb2交换分区

2.6 挂载、卸载文件系统——mount、umount

挂载文件系统、ISO镜像到指定文件夹
mount  [-t 类型]  存储设备  挂载点目录
mount  -o loop  ISO镜像文件  挂载点目录
-t：用于指定文件系统类型，通常可以省略，由系统自动识别
-o：挂载参数列表，以英文逗号分隔；如用来描述特殊设备，用loop指定

卸载已挂载的文件系统
卸载前提：挂载的设备或者目录没有被在使用中，要先退出挂载目录
umount [-lf] 存储设备目录或者挂载点目录

-lf：强制卸载

查看磁盘使用情况
1.直接 mount 命令

2. df [选项]
-h：显示分区的容量单位
-T：显示文件系统的类型
-i：显示分区的inode号码数量

查看设备的UUID和文件系统类型
blkid [设备]

示例：挂载sdb1到创建的data目录下

取消sdb1的挂载演示：

三、设置文件系统的自动挂载

■/etc/fstab配置文件

• 包含需要开机后自动挂载的文件系统记录
• Linux 操作系统在每次开机时，会自动读取/etc/fstab文件的内容，自动挂载所指定的文件系统。

vim /etc/fstab
/dev/sdb1      /opt       xfs   	 defaults   0  0
/dev/sr0       /mnt       iso9660    defaults   0  0

• 第1字段：设备名或设备卷标名。

• 第2字段：文件系统的挂载点目录的位置。

• 第3字段：文件系统类型，如 xfs、swap 等。

• 第4字段：挂载参数，即mount命令“-o”选项后可使用的参数。例如，defaults（默认参数）、rw（可读写）、ro（只读）、noexec（禁用执行程序）。

• 第5字段：表示文件系统是否需要 dump 备份（dump 是一个备份工具）。一般设为1时表示需要，设为0时将被dump 忽略。

• 第6字段：该数字决定在系统启动时进行磁盘检查的顺序。0表示不进行检查，1表示优先检查，2表示其次检查。根分区应设为 1，其他分区设为 2。

演示：

重启虚拟机

可以看到重启后自动挂载