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第十二章磁盘管理

1. 磁盘简介

1.1. 概念

硬盘是由一片或多篇带有磁性的铝合金制的盘片构成，是一种大容量、永久性的外部存储设备组成：盘片、马达驱动、缓存、控制电路、接口

图：

1.2. 逻辑结构

        磁道：由内到外的同心圆

        扇区：半径组成的扇形磁道存储区

         柱面：多个盘片的统一磁道

图：

2. 虚拟机添加新硬盘

2.1. 物理设备的命名规则

2.1.1. 传统设别

2.1.2. 固态硬盘

nvmen磁盘号[p1-10]

2.2. 虚拟机添加新硬盘

过程：

关机

编辑虚拟机设置

点击添加

选择硬盘后下一步：

选择磁盘类型：SATA(A)

创建新虚拟磁盘：

20GB，单个文件：

默认命名，点击完成：

注意：在添加3块硬盘，最终共4个新硬盘

3. 硬盘分区概述

3.1. MBR分区

概念：

        MBR(Master Boot Record，主引导记录)包含硬盘一系列参数和一段引导程序，硬盘引导程序的主要作用是检查分区表是否正确并且在系统硬件完成自检以后引导具有激活标志的分区上的操作系统，并将控制权交给启动程序

        MBR是由分区程序（如Fdisk．exe）所产生的，它不依赖任何操作系统，而且硬盘引导程序也是可以改变的，从而实现多系统共存

        MBR位于整个硬盘的0磁道0柱面1扇区

                主引导扇区512B

                MBR=446B

                DPT（Disk Partition Table硬盘分区表）=64B

                最后两个字节“55，AA”是分区的结束标志

MBR分区类型

        主分区（primary partition) 一块硬盘最多4个主分区，主分区不可以再进行二次分区主分区可以直接建立文件系统，存放数据可以用来引导、启动操作系统

        扩展分区（extended partition) 一块硬盘最多一个扩展分区，加主分区最多4个不能创建文件系统可以划分逻辑分区

        逻辑分区(logical partition) 可以创建文件系统，存放数据逻辑分区的数量没有限制。

支持的分区数量：4个主分区或者3个主分区1个扩展分区



        为什么MBR最多只能有4个主分区: 因为分区表占据64个字节，其中每个分区的信息占用16个字节，分区表里面可以记录四个分区信息描述。

3.2. GPT分区

产生原因：

        MBR分区表中最高支持磁盘容量为2.2TB

        MBR分区表中，没有备份机制，分区表被干掉则磁盘全部死光光

        MBR中存储开机管理程序的容量只有446B，无法存储较多内容

概念：：

        GPT(GUID Partition Table,全局唯一标识分区表)是一种比 MBR分区更先进、更灵活的磁盘分区模式

        GPT分区表使用LBA(Logical Block Address)逻辑区块地址来记录磁盘引导、分区的相关信息

                LAB区块大小（512B-4KB），默认为512B

                LAB区块共68个，前34个记录分区信息，后34个进行备份

图：

        不在区分主分区与其它分区，默认情况下,GPT最多可支持 128个分区
        支持大于2.2TB的总容量及大于2.2TB的分区，最大支持 18EB(1EB=1024PB,1PB=1024TB,1TB=1024GB)

        GPT分区机制在较老的BIOS中不能识别，则提供了一个 UEFI (Unified Extensible Firmware Interface)统一的可扩展固件接口，来取代传统的BISO，又称为UEFI BIOS， UEFI使用C语言编写，支持较多的平台

3.3. lsblk命令

作用：查看磁盘信息

格式：lsblk         参数        设备名

参数：

        -d ：仅列出硬盘本身信息，不显示分区信息

        -f ：列出磁盘的内的文件系统名称

        -i : 使用ASCII码格式输出信息

        -t ：显示磁盘的详细信息

       -p ：显示设备完整名称

示例:

显示内容分析:

        NAME ：设备名称，默认省略前导/dev 目录名

        MAJ:MIN :主要：次要设备代码

        RM ：是否可以卸载

        SIZE ： 容量

        RO ：是否为只读

        TYPE ： 设备类别（磁盘、分区、光盘等）

        MOUNTPOINT :挂载点

4. 硬盘分区

4.1. 使用fdisk管理分区

        作用:fdisk命令工具默认将磁盘划分为MBR格式的分区

        命令：fdisk 设备名

        注意：fdisk命令以交互方式进行操作的，在菜单中选择相应功能键即可

示例:

例1：对/dev/sda硬盘进行分区，方式：P+P+P+E(l+l+l)，容量自定

[root@server ~]# fdisk /dev/sda

# 输入n表示新建

# 输入p或直接回车因为此时默认分区为p区（主分区）

# 按照同样的方还可以默认创建俩个P区（主分区），

当创建三个P区后，默认选项就会变成e区（扩展分区）

# 当到达需要输入分区大小时直接回车，即剩余容量全部分配

# 之后在添加分区时默认值会转变为逻辑分区：

# 最后输入命令 p ， 显示分区列表

若分区符合要求，则直接输入w 保存并退出（w意思是将磁盘信息写入同步）

输入:[root@server ~]# lsblk /dev/sda

注：若输入以上命令后若无法查看，则表示分区信息还未写入内核（常见情况），输入partprobe命令进行手动将分区信息同步到内核，再不行就重启

[root@server ~]# partprobe

例2：对/dev/sdb，进行分区，P+P+E (l+l) P:1G P:3G L: 10G L:剩余

命令： [root@server ~]# fdisk /dev/sdb

命令参考例一，注：此题为P+P+E，因此需要在第三次选择分区时输入e。

[root@server ~]# lsblk /dev/sdb

4.2. 使用gdisk管理分区

        注意：

                gdisk命令针对GPT分区格式，若在MBR分区格式下进行添加分区，则所有数据会全部丢失，切记：一块硬盘中fdisk与gdisk不能混用

        格式：gdisk         设备名

示例：

例：对/dev/sdc进行gdisk分区，3个分区，容量自定

[root@server ~]# gdisk /dev/sdc

输入n(大小写都可以gdisk不区分大小写)：创建一个新的分区

输入p查看分区表：

输入w 回车在输入y回车：

[root@server ~]# lsblk /dev/sdc

若没有则输入 [root@server ~]# partprobe 进行手动将分区信息同步到内核，再不行就重启

注意：实际工作中，硬盘分区是应保留一定的自由空间，以备将来分区空间不足时可以临时扩容

5. 格式化

5.1. 概念

5.1.1. 格式化的目的

当我们拿到了一张大白纸，首先为了使用方便要裁剪，然后为了书写工整要先画格，这里的“白纸”就是原始的硬盘, 而“裁剪”意味着分区，然后的“画格”就是格式化，最后写入内容

格式化是对分区建立文件系统，文件系统是操作系统用于明确存储设备或分区上的文件的方法和数据结构；即在存储设备上组织文件的方法

5.1.2. 文件系统组成-ext2

        组成：super block（超级块)、inode （索引块）、 block（数据块）

        super block：又称为“硬盘地图”，记录文件系统的整体信息，如：inode/block块的总量、使用量、空闲块量、文件系统格式等相关信息

        inode：记录文件的属性，一个文件占用一个inode块，并且记录次文件的数据所在的block块的号码，默认为128B 大小，存储：文件访问权限、文件所有者与所属组、文件大小、创建时间或修改内容时间、最有一次访问时间、特殊权限、真实数据地址

        block块：记录实际文件的内容，在EXT2文件系统中分为 1KB、2KB、4KB容量，文件太大时，会占用多个数据块

图：

5.1.3. 查看文件系统格式

        方法：输入mkfs在键入tab(点击2次)进行命令补全，可显示支持的文件系统格式

例：

        [root@server ~]# mkfs

5.2 格式化命令:

mkfs.xfs -参数硬盘分区名

mkfs.ext4 -参数硬盘分区名

参数:

-f:强制格式化，已存在文件系统时需要使用

-c:建立文件系统前先检查坏块。

-V:输出建立文件系统的详细信息

示例

例1：对/dev/sda硬盘进行格式化

首先查看可以格式化的分区：

sda4不可以格式化（扩展风区）

[root@server ~]# mkfs.xfs /dev/sda1

[root@server ~]# mkfs.xfs /dev/sda2

[root@server ~]# mkfs.xfs /dev/sda3

[root@server ~]# mkfs.xfs /dev/sda5

[root@server ~]# mkfs.xfs /dev/sda6

[root@server ~]# mkfs.xfs /dev/sda7

使用相同的命令一次将其他分区进行格式化

例2：格式化/dev/sda2 ，并使用inte的cpu多线程技术进行多数据流读写系统

[root@server ~]# mkfs.xfs -d agcount=2 -f /dev/sda2

# -f：强制格式化

# -d：指定核心数

命令含义：使用CPU俩个核心对第一块硬盘的第二个分区进行格式化。

（需要强制格石化-f）

查看CPU内核个数：

[root@server ~]# grep 'processor' /proc/cpuinfo

例3：制作大文件/filedev,容量2G，格式化为xfs文件系统

[root@server ~]# dd if=/dev/zero of=/filedev count=2 bs=1GB

[root@server ~]# mkfs.xfs -f /filedev

5.5. blkid命令

        作用：显示设备的UUID值和文件系统名称

        UUID：全局单一标识符(Universally Unique Identifier),Linux系统会给所有设备分配一个唯一的UUID 值，以方便挂载

         格式： blkid         设备名

示例：

[root@server ~]# blkid /dev/sda1

6. 挂载

6.1. 概念

mount point：挂载点，是一个目录，该目录是进入磁盘分区（文件系统）的入口

挂载：将一个分区或者设备挂载至挂载点目录，建立连接，通过挂载点目录进入分区空间

6.2. mount命令

格式：mount         [-t 文件系统类型]         设备名         挂载点目录

参数：

        -a：依照配置文件/etc/fstab的数据将所有未挂载的磁盘都挂载上来

        -t：指定文件系统类型

        -o 特殊设备选项：挂载设备时使用逗号分割输入额外参数

示例：

例1：新建挂载目录，挂载/dev/sda1

例2：使用UUID值挂载/dev/sda2

例3：挂载光盘

例4：查看挂载信息

注意：

        单一文件系统不应该被重复挂载在不同的挂载点(目录)中

        单一目录不应该重复挂载多个文件系统

        作为挂载点的目录，应为空目录，否则原有数据会隐藏

6.3. umount命令

        作用：卸载分区，要移除USB磁盘、U盘、光盘和硬盘时，需要先卸载

        格式：umount 参数设备名称[挂载点]

        参数：-f ：强制卸载