Linux——磁盘管理与文件系统

一、磁盘结构和分区表示

1.1 磁盘基础

硬盘（Hard Disk Driver）,简称HDD，是计算机常用的存储设备之一。

1.1.1 硬盘的结构

（1）磁盘的物理结构

• 盘片： 硬盘有多个盘片，每盘片2面
• 磁头： 每面一个磁头

（2）磁盘的数据结构

• 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，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

（3）磁盘的存储容量
硬盘存储容量 = 磁头数 × 磁道(柱面)数 × 每道扇区数 × 每扇区字节数 (512字节)

（4）定位磁盘区域
可以用柱面/磁头/扇区来唯一定位磁盘上的每一个区域

（5）怎么查看分区信息

1.1.2 硬盘的接口

硬盘按数据接口不同，大致分为ATA（IDE）和SATA以及SCSI，接口速度不是实际硬盘传输速度。

类型	说明
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
光纤通道	为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的，它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。特性：热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大

1.2磁盘分区表示

1.2.1 MBR

MBR是主引导记录（Master Boot Record），位于硬盘第一个物理扇区处，MBR包含硬盘的主引导程序和硬盘分区表。分区有四个分区记录，每个分区记录区占16个字节。
MBR总共512字节，前446字节是主引导记录，分区表保存在MBR扇区中的第447-512字节中。

1.2.3 磁盘的分区表示

Linux中将磁盘、分区等设备均表示为文件；

• 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
  

二、Linux中使用的文件系统类型

文件系统类型决定了分区中存放、读取数据的方式和速率

2.1 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，特别擅长处理大文件，可支持上百万TB的存储空间
• CentOS系统中默认是用的文件系统

2.2 Swap交换文件系统

（相当于Windows系统下的虚拟内存）

• 为Linux系统建立交换分区
• 一般设置为物理内存的1.5~2倍

2.3 EXT4 (第四代扩展文件系统)

• 相当于存放目录和数据的分区
• 典型的日志型文件系统

2.4 Linux支持的其他文件系统类型

• EXT4（centos6）
• FAT32（windows)
• NTFS（windows）
• LVM

二、管理磁盘及分区

2.1 查看或管理磁盘分区——fdisk

咱们添加了新的磁盘后，并不能通过 fdisk 命令查询到新加的磁盘，有两个办法：

• 不重启的情况下识别磁盘：
  echo "- - - "> /sys/class/scsi_host/host0/scan
  echo "- - - "> /sys/class/scsi_host/host1/scan
  echo "- - - "> /sys/class/scsi_host/host2/scan
• 重启命令： reboot / init 6

2.2 七个字段

字段	说明
Device:	分区的设备文件名称；
Boot:	是否是引导分区，是的话则有“ * ”的标志；
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Block（块）为单位，默认的块大小为1024字节
ID	分区对应的系统ID号
system	分区类型

2.3 管理磁盘分区——fdisk /dev/sdb

交互模式中的常用命令

指令	说明
n	获取帮助命令
p	查看分区
d	删除分区
t	变更分区的类型
w	保存分区操作的类型
q	不保存分区操作并退出

2.4 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  （主分区范围1-4，逻辑分区从 5开始）
         >> 设置柱面序列：直接回车接收默认值
            >>设置分区大小： +20G  (此处自定义输入，若直接回车则是接收默认值表示所有空间）
              >>w （保存分区并退出）

四、创建文件系统

4.1 创建文件系统（格式化分区）——mkfs

分区设备一定要用绝对路径

4.2 创建交换文件系统——mkswap

swapon /dev/sdb2 //启用新增加的交换分区
swapoff /dev/sdb2 //停用指定的交换分区
swapon -s //查看每个分区的swap状态
free -m //查看总的swap状态信息

五、挂载、卸载文件系统

5.1 挂载文件系统，ISO镜像到指定文件——mount

eg：[root@localhost /]# mount /dev/sdb1 /data/

选项	说明
-t	用于指定文件的系统类型，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

注意：
1.最好挂空文件，不然文件可能丢失
2.如果挂载目录下，你不能解挂载的
3.不能一个目录挂载多个设备

[root@localhost ~]# mkfs -t xfs /dev/sdb1
[root@localhost ~]# vim /etc/fstab

mount /dev/cdrom /mnt
mount /dev/sdb1 /opt

#挂载已下载到系统中的镜像文件
mount -o loop CentOS-7-x86_64-DVD-1708.iso /media

5.2 卸载已挂载的文件系统——umount

需要卸载文件系统时，使用的命令为umount，使用挂载点目录或对应设备的文件名作为卸载参数。Linux系统中，由于同一个设备可以被挂载到多个目录下，所以一般建议通过挂载点的目录来卸载。
注意：
1.卸载前提：挂载的设备或目录没有被正在使用中，要先退出挂载目录
2.加入参数 -lf ，表示强制卸载

 [root@local /]# umount /dev/cdrom    //通过设备文件卸载光盘
[root@local /]# umount /mnt            //通过挂载点目录卸载对应的分区

5.3 查看磁盘挂载情况

选项	说明
-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

5.4 挂载、卸载文件系统操作

• 硬盘分区挂载、卸载
• 光盘设备挂载、卸载
• ISO镜像文件挂载示例
• 卸载文件系统

5.5 设置文件系统的自动挂载——/etc/fstab配置文件

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

[root@localhost ~]# mkfs -t xfs /dev/sdb1
[root@localhost ~]# vim /etc/fstab //永久挂载

六个字段

字段	说明
字段一	分区名或设备卷标名
字段2	文件系统的挂载点目录的位置
字段3	文件系统类型，如xfs、swap等
字段4	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)
字段5	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
字段6	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

【总结】（故障）

1. mount：/home/ky19 不包含 SELinux 标志

在刷新挂载的时候，通过“df -h” 我无法查询到当前挂载信息，后来发现是因为开启了SELINUX，关闭SELINUX后就可以访问了。关闭SELINUX的命令为 setenforce 0。

2. mount: 文件系统类型错误、选项错误、/dev/sdb2 上有坏超级块、 缺少代码页或助手程序，或其他错误
   
   忘记在挂载之前格式化