LINUX——磁盘管理与文件系统

文章目录

  • 一、磁盘管理
    • 1、硬盘
      • (1)什么是硬盘
      • (2)硬盘的作用
      • (3)硬盘的组成
    • 2、磁盘的数据结构
      • (1)扇区
      • (2)磁道
      • (3)柱面
    • 3、 MBR与磁盘分区表示
      • (1)硬盘的分区形成
      • (2)主引导记录(MBR)
      • (3)MBR的作用
    • 4、磁盘分区
      • (1)磁盘分区结构
      • (2)主分区和扩展分区的区别
      • (3)GPT和MBR分区
      • (4)硬盘的实际空间比标明的空间要小的原因
      • (5)分区的原因
      • (6)分区的优点
      • (7)分区的缺点
    • 5、磁盘管理命令
      • (1)查看或管理分区——fdisk
      • (2)添加硬盘生效
    • 6、磁盘分区
      • (1)分区的相关命令
      • (2)对创建的磁盘分区——n
      • (3)删除分区——d
  • 二、文件系统类型
    • 1、linux文件系统
      • (1)什么是文件系统
      • (2)文件系统的作用
    • 2、XFS文件系统
    • 3、SWAP、交换文件系统
    • 4、linux支持的其他文件系统类型
    • 5、创建文件系统——mkfs
      • (1)命令格式
      • (2)示例
    • 6、挂载
      • (1)临时挂载
      • (2)解除挂载——umount
      • (3)永久挂载、自动挂子啊——vim /etc/fstab 配置文件里挂载
      • (4)光盘镜像挂载
    • 7、创建交换——mkswap
    • 8、2T以上的硬盘——gdisk

一、磁盘管理

1、硬盘

(1)什么是硬盘

硬盘是一种计算机储存设备,通常由一个或多个磁性盘片组成,盘片上覆盖磁性材料,可以在其上进行数据的读写,硬盘通常安装在计算机的内部。也可以外接在计算机上

(2)硬盘的作用

储存计算机的操作系统,应用程序、文档、多媒体文件等数据。当计算机访问数据时,硬盘会将数据读取到计算机的内存中进行处理。因此,硬盘是计算机系统中不可缺少的一部分。

(3)硬盘的组成

  • 空气滤纸:保证磁盘清洁
  • 盘片:两面均可写,(多个组成)
  • 主轴(马达):在转动时读取数据
  • 磁头:有多个,是两面均可,与盘片不贴在读取时依靠电磁流读取
  • 永磁铁:保证磁盘的磁性稳定
  • 磁盘:铝合金制作,用来储存文件

2、磁盘的数据结构

(1)扇区

扇区是盘片被分为多个扇形区域,每个扇形存放512字节的数据(扇区越多,容量越大)

(2)磁道

磁道是同一盘片不同半径的同心圆

(3)柱面

柱面是不同的盘片相同半径构成的圆(柱面和磁道数量相同

3、 MBR与磁盘分区表示

(1)硬盘的分区形成

  • 主分区
  • 扩展分区
  • 逻辑分区

(2)主引导记录(MBR)

  • 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( MBR最多分4个(3个主分区、1个扩展分区))
  • 分区表有4个分区记录区,每个分区记录占16个字节
    LINUX——磁盘管理与文件系统_第1张图片
  • linux 中将硬盘、分区等设备均为文件
    例:LINUX——磁盘管理与文件系统_第2张图片

(3)MBR的作用

规定好主分区可以分几个

4、磁盘分区

(1)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必须在1-4
  • 扩展分区再分就是逻辑分区
  • 逻辑分区的序号始终从5开始
    LINUX——磁盘管理与文件系统_第3张图片

(2)主分区和扩展分区的区别

  • 主分区——安装操作系统,也可以做储存设备
  • 扩展分区(逻辑分区)——存储数据,不能安装操作系统

(3)GPT和MBR分区

  • GPT分区硬盘大于2T以上(128个主+扩展)——可用gdisk /dev/sdb进行分区
  • 使用MBR分区硬盘小于2T(只可以分区1-4)——可用fdisk /dev/sdb进行分区

(4)硬盘的实际空间比标明的空间要小的原因

  • 分区表占空间——文件系统和格式化占用空间
  • 进制转换——制造商采用的十进制计算表示硬盘的存储容量(1KB=1000字节,1MB=1000KB字节, 1GB=1000MB字节, 1TB=1024字节),计算机采用的是二进制(1KB=1024字节,1MB=1024KB字节,1GB=1024MB字节,1TB=1024GB字节),因此同样的硬盘容量则会有差别。

(5)分区的原因

  • 优化读写的性能
  • 实现磁盘空间的配额限制
  • 隔离系统和程序
  • 提高修复速度
  • 安装多个os
  • 采用不同文件系统

(6)分区的优点

  • 便于管理
  • 优化读写性能

(7)分区的缺点

  • 一旦建立无法修改,如要修改,只能推倒重建,重建格式化,数据会丢失
  • 不够灵活,空间只能来自于一块硬盘,并且必须是连续的空间
  • 没有备份冗余功能,没有备份,需要依靠工程师手动备份

5、磁盘管理命令

(1)查看或管理分区——fdisk

  • 格式:fdisk -l + 磁盘设备
  • 例:

fdisk -l /dev/sda

LINUX——磁盘管理与文件系统_第4张图片

(2)添加硬盘生效

由于后面添加硬盘时不用重新启动添加一个别名

alias scan=‘echo “- - -” > /sys/class/scsi_host/host0/scan;echo “- - -” > /sys/class/scsi_host/host1/scan;echo “- - -” > /sys/class/scsi_host/host2/scan’*——作用是自动获取接口,添加硬盘时不用重新启动

  • 添加硬盘时怎样添加生效:
    首先在虚拟机上添加一个20G硬盘
    LINUX——磁盘管理与文件系统_第5张图片
    LINUX——磁盘管理与文件系统_第6张图片
    添加一个20G的硬盘
    LINUX——磁盘管理与文件系统_第7张图片

vim .bash_profile——进入添加,对自己生效

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source .bash_profile ——重新启动
[root@localhost ~]# scan——刷新硬盘添加的设备接口
[root@localhost ~]# lsblk——查看

LINUX——磁盘管理与文件系统_第9张图片

  • 注:partprobe 命令:
    作用:如果磁盘硬件刷新没出来,重新刷新内核信息表和缓存同步进行刷新生效。(机器一般不会重新启动可用)

例如此现象:
LINUX——磁盘管理与文件系统_第10张图片

  • 注:如果添加的自动获取接口配置的别名文件 vim .bash_profile 中未生效,则可用 vim.bashrc 进入配置别名脚本,配置后刷新
    如 vim.bashrc 也未生效,则用 vim /etc/profile 进入配置脚本,全局生效,配置后刷新

6、磁盘分区

(1)分区的相关命令

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(2)对创建的磁盘分区——n

fdisk -l /dev/sda1—— 查看磁盘的分区情况

fdisk是MBR分区的命令,它只能分4个,只能处理2T以下的硬盘分区

fdisk /dev/sdb——进入分区页面的交互模式下

  • 建立扩展分区过程:
    LINUX——磁盘管理与文件系统_第12张图片

lsblk——查看是否新建成功

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扩展分区不可直接使用:没有文件系统、为了给创建逻辑分区基础

  • 建立逻辑分区过程:在建立完扩展分区才可以建立逻辑分区

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[root@localhost ~]# lsblk——查看建立的逻辑分区

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  • 主分区建立过程:
    LINUX——磁盘管理与文件系统_第17张图片
    LINUX——磁盘管理与文件系统_第18张图片

(3)删除分区——d

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二、文件系统类型

1、linux文件系统

(1)什么是文件系统

  • linux的文件系统是用来管理linux操作系统中文件和目录的。负责管理存储设备的数据存储和访问,包括硬盘、光盘、闪存驱动器等。
  • linux文件系统通过一种树形目录结构来组织文件,根目录是文件系统起点,其他目录和文件都位于根。

(2)文件系统的作用

  • 数据的组织和储存:文件系统提供了一种组织数据的结构,能够把文件分为不同的目录,以及把数据存储在物理存储设备上。
  • 数据的保护:文件系统可以通过权限控制机制限制不同用户对文件的访问权限,保证数据的安全性。
  • 数据的访问:文件系统可以提供对存储设备的访问接口,通过这些接口可以访问存储设备中的数据。
  • 数据的管理:文件系统提供了对数据的管理功能,包括文件的复制、移动、删除、重命名等操作。
  • 文件系统还提供了一些高级功能,比如日志记录、快照、压缩等,以提高数据的可靠性和性能。

总结来说,文件系统的主要作用是为用户提供一个组织、保护、访问和管理数据的机制,使用户能够更加方便地使用存储设备,并且保证数据的安全性和可靠性。
在Linux系统中,文件系统是非常重要的一部分,
不同的文件系统可以提供不同的功能和性能,用户可以根据自己的需求来选择合适的文件系统。
linux的文件系统就是XFS

如果没有安装文件系统,操作系统将无法对存储设备进行管理和访问,
因为文件系统是操作系统与存储设备之间的接口。
没有文件系统,操作系统就无法识别存储设备上的数据格式和存储位置,也无法对数据进行组织、保护、访问和管理。

2、XFS文件系统

特点

  • 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
  • Centos7系统默认使用文件系统

3、SWAP、交换文件系统

(1)作用

  • 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)原理
  • 如有一个程序的运行空间不够用可以借去另一个分区的空间
    (3)特点
  • 交换的分区必须是没有运行的、或者是待机的状态
    (4)命令
  • free -h——查交换分区的大小
  • 示例:
    在这里插入图片描述

4、linux支持的其他文件系统类型

(1)EXT4

  • centos7 默认使用的是 xfs ,可支持 ext4
  • centos6 只支持 ext4
    (2)FAT32
    (3)NTFS
    (4)LVM

5、创建文件系统——mkfs

(1)命令格式

mkfs.xfs 文件系统类型 分区设备
mkfs -t 文件系统类型 分区设备

(2)示例

mkfs.xfs /dev/sdb2}——创建文件系统

LINUX——磁盘管理与文件系统_第20张图片

6、挂载

(1)临时挂载

  • 命令

mkdir /data——创建新的目录
mount /dev/sdb2 /data/——挂载到空目录
df -h——查看是否挂载cehngg

  • 示例:
    LINUX——磁盘管理与文件系统_第21张图片

(2)解除挂载——umount

  • 解除挂载临时和永久的都可以
  • 示例:

umount /dev/sdb2 /data——解除挂载点、
df -h——查看挂载点

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umount -lf /dev/sdb2 /data/——强制解除正在繁忙的文件系统,强制解除挂载

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(3)永久挂载、自动挂子啊——vim /etc/fstab 配置文件里挂载

UUID号是设备的唯一标识符

blkid——查看设备的UUID号

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  • 直接以设备名称来进行挂载

vim /etc/fstab——进入配置文件
/dev/sdb2 /data xfs defaults 0 0——使用设备挂载

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df -h——查看是否生效
mount -a——未生效使用,读取配置文件,使生效

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  • 以UUID号挂载

umount /dev/sdb2 /data/——卸载之前的设备挂载

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blkid——查询UUID号

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复制到配置文件中
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mount -a——读取配置文件,刷新

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(4)光盘镜像挂载

vim /etc/fstab——进入编辑
/dev/cdrom /mnt iso9660 defaults 0 0 ——光盘镜像挂载

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mount -a——读取配置文件,是挂载生效
df -h——查看挂载信息

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7、创建交换——mkswap

(1)命令格式
mkswap 分区设备
(2)创建之前,目标分区应先通过fdisk工具将分区类型ID号设为82
(3)示例:
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fdisk -l /dev/sdb——查看类型

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partprobe ——刷新

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(4)格式化交换分区

mkswap /dev/sdb1

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swapon /dev/sdb1——启用新增加的交换分区

在这里插入图片描述

free -h——查看交换分区

在这里插入图片描述

swapoff /dev/sdb1——不需要时停止指定的交换分区

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

swapon -s——查看每个分区的swap状态信息

在这里插入图片描述

free -m——查看总的swap状态信息

在这里插入图片描述

8、2T以上的硬盘——gdisk

(1)格式
gdisk + 设备名称
(2)实验

  • 添加一个2T以上的硬盘
    LINUX——磁盘管理与文件系统_第38张图片

reboot——重新启动虚拟机
lsblk——查看添加的硬盘

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大于2T时会显示以下,可使用GPT
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gdisk /dev/sdc——分区

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df -h——查看分区信息

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mkfs.xfs /dev/sdc1——创建文件系统

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mkdir gpt——创建新的目录
mount /dev/sdc1 /root/gpt/——挂载

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面试题:
1、用设备唯一号挂载:以UUID号挂载

  • 查看设备:blkid
  • 进入粘贴UUID:vim /etc/fstab
  • 输入:UUID=" "+挂载目录 xfs defaults 0 0

2、怎么查看设备读写性能:iostat
LINUX——磁盘管理与文件系统_第45张图片

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