Linux磁盘管理（分区，SWAP，LVM，RAID，热备份）

分区

概念：

1. 数据组织和管理： 磁盘分区允许将硬盘空间划分为多个逻辑单元，这有助于更有效地组织和管理数据。不同类型的数据可以存储在不同的分区中，使数据更易于维护和备份。

2. 提高性能： 分区可以用于分隔操作系统文件、应用程序文件和用户数据，从而提高系统的性能。例如，将操作系统文件与用户数据分开可以减少碎片和提高文件访问速度。

3. 数据安全： 如果整个磁盘只有一个分区，文件系统损坏或数据丢失的风险较大。通过分区，可以隔离不同类型的数据，以降低潜在的数据丢失风险。如果一个分区损坏，其他分区的数据通常不会受到影响。

4. 备份和还原： 分区可以帮助更轻松地进行数据备份和还原。可以选择性地备份特定分区，而不是整个硬盘，从而节省时间和存储空间。

5. 多操作系统支持： 如果需要在同一台计算机上安装多个操作系统（如Linux和Windows），分区是必要的。每个操作系统通常需要分配一个独立的分区来安装和运行。

6. 磁盘空间利用率： 可以根据需要调整每个分区的大小，以便更有效地利用磁盘空间。这对于避免空间浪费和确保系统正常运行非常重要。

7. 磁盘维护： 分区还有助于简化磁盘维护任务，如文件系统检查和碎片整理。可以定期检查和维护每个分区，而不必操作整个硬盘。

总之，磁盘分区在Linux系统中起到关键作用，帮助用户更好地管理磁盘空间、提高性能、确保数据安全性和实现灵活性。不同类型的分区可以满足不同的需求，根据具体情况划分分区将有助于提高系统的效率和可维护性。

mbr分区

1. 4个主分区限制： MBR分区表支持最多4个主分区。这意味着最多可以将硬盘划分为4个独立的主分区，每个分区可以包含一个文件系统。

2. 逻辑分区和扩展分区： 如果需要更多的分区，可以使用一个主分区来创建一个扩展分区，然后在扩展分区内创建多个逻辑分区。这种方式允许克服4个主分区的限制，但需要额外的步骤和管理。

3. 2 TB分区大小限制： MBR分区表最大支持2 TB（2^41字节）的分区大小。如果硬盘容量超过2 TB，将无法充分利用所有可用空间。

4. 不支持UEFI： MBR分区表在传统BIOS系统上工作得很好，但不支持现代UEFI（统一扩展固件接口）系统，这些系统通常使用GPT（GUID分区表）来替代MBR。

需要注意的是，MBR分区表在现代计算机中逐渐被GPT分区表所取代，因为GPT提供更多的分区支持、更大的硬盘容量支持以及更好的数据完整性和安全性。如果您的计算机支持UEFI，通常更推荐使用GPT分区表。但对于老旧的BIOS系统，MBR分区仍然是一种常见的分区方案。

分区实例

加装硬盘

找到设置

刷新硬件设备，并查看磁盘，确认磁盘已被识别

设置一个别名方便刷新等操作

alias scan='echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host0/scan;echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host1/scan;echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host2/scan'
//设置一个别名，将硬件刷新的过程直接赋予给别名，方便后续使用

查看磁盘

建立主分区，使用fdisk工具

删除分区方法

写入n改为d

2T以上分区

2T以上的就不太适合使用fdisk了，使用gdisk

下载gdisk

sudo yum install gdisk

建立文件系统

文件系统

• 组织和存储，文件系统提供了组织数据的结构，能够把文件分为不同的目录。然后经过组织的数据可以存储在物理设备上

• 数据访问:文件系统提供了对存储设备的访问接口，通过接口访问存储设备中的数据

• 数据管理:文件系统提供了数据的管理功能，包括文件或者目录的复制，移动，删除，重命名。

• 数据保护：文件通过权限的控制机制，限制不同用户的访问权限

创建（格式化）文件系统

查看一下文件类型，确认操作成功

挂载

挂载点：挂载点必须是一个已经存在的，而且最好是一个新创建的空目录（避免目录内数据被覆盖）

临时挂载，重启消失

先创建一个空文件夹data为挂载点

查看是否挂载成功

解挂载（取消挂载）

强制解挂载 umount -lf 

永久挂载

vim /etc/fstab
///etc/fstab（文件系统表）是Linux系统中的一个配置文件，它包含了关于系统中要挂载的文件系统以及挂载选项的信息。这个文件通常用于定义系统启动时自动挂载的文件系统。
//绝对不能打错，否测重启后虚拟机无法使用

0 0 :表示不对数据备份 不检查分区的文件系统 （目的是提高效率）

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SWAP交换分区

系统是有物理内存，物理内存不够用，就需要将其他物理内存当中的一部分空间，进行释放。提供给物理内存使用。释放出来的空间保存在swap当中，用完后，摆存在swap中的内存还会被释放给程序。

Swap交换分区的主要作用包括：

1. 内存扩展：允许系统在物理内存不足时继续运行应用程序，虽然性能可能会降低，但不会导致崩溃。

2. 进程暂存：将不活跃的进程或数据移到Swap分区，以便物理内存可以用于更紧急的任务。

3. 系统稳定性：通过避免内存耗尽，保证系统的稳定性和可用性。

在选择Swap分区的大小时，通常的建议是：

• 如果物理内存小于4GB，Swap分区大小应至少为物理内存的2倍。

• 如果物理内存在4GB到16GB之间，Swap分区大小可以设置为物理内存大小的1.5倍。

• 如果物理内存大于16GB，Swap分区大小可以设置为物理内存的相对较小比例，如16GB或32GB。

对新分区进行swap挂载

mkswap /dev/sdc1 //创建swap的系统文件类型
swapon /dev/sdc1 //启动该分区
//swap完成扩容

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LVM

概念

LVM（Logical Volume Manager）是一种在Linux系统上用于管理磁盘存储的高级工具，它提供了磁盘虚拟化和逻辑卷管理的功能。LVM使得磁盘管理更加灵活，允许你创建、调整和管理逻辑卷，而无需依赖于物理磁盘的分区。

LVM的常用操作：

1. 创建物理卷（Physical Volume）：使用pvcreate命令创建一个物理卷，这可以是硬盘分区或其他块设备。

2. 创建卷组（Volume Group）：使用vgcreate命令创建一个卷组，并将一个或多个物理卷添加到卷组中。

3. 创建逻辑卷（Logical Volume）：使用lvcreate命令在卷组内创建逻辑卷，可以指定大小和名称。

4. 格式化和挂载逻辑卷（Logical Volume）：使用标准文件系统工具（如mkfs和mount）对逻辑卷进行格式化并挂载到文件系统中。

5. 调整逻辑卷大小：使用lvresize命令来扩展或缩小逻辑卷的大小。

6. 移除逻辑卷或卷组：使用lvremove命令来删除不再需要的逻辑卷，使用vgremove命令来删除卷组。

7. 扩展卷组：将新的物理卷添加到现有卷组以扩展存储容量。

8. 迁移数据：LVM允许你在物理卷之间移动数据，这对于替换硬盘或重新平衡存储非常有用。

LVM的主要优点包括了灵活性、数据保护和动态调整的能力。它使得存储管理更加容易，并且可以适应变化的需求。然而，使用LVM也需要谨慎，因为不正确的操作可能导致数据丢失。因此，在使用LVM之前，建议备份重要数据并仔细阅读LVM的文档以了解其工作原理。

基本组成

1. 物理卷（Physical Volume，PV）：物理卷是LVM的基本构建块，可以是硬盘分区、磁盘驱动器或者网络存储设备。这些物理卷被加入到LVM系统中，以便创建逻辑卷。

2. 卷组（Volume Group，VG）：卷组是物理卷的集合，它充当了逻辑卷的容器。你可以将一个或多个物理卷添加到卷组中，并在操作系统中将卷组表示为单个设备。这使得卷组内的物理卷能够一起协同工作。

3. 逻辑卷（Logical Volume，LV）：逻辑卷是在卷组内创建的虚拟卷，它类似于传统的硬盘分区，但更加灵活。逻辑卷可以动态调整大小，而无需重新分区硬盘。

4. 物理块（Physical Extent，PE）：物理块是物理卷的逻辑分割。卷组中的逻辑卷由物理块构建，而物理块的大小是LVM配置的一部分。

主要命令

创建卷组（在已有物理卷的前提下）

卷组名为jz1，后面是物理卷的地址

查看卷组

创建逻辑卷

-L +2G：指定了逻辑卷的大小，大于卷组会创建失败

-n：指定逻辑卷名称

最后是卷组名程，指定哪个卷组创建逻辑卷

查看逻辑卷

建立文件系统并挂载

建立文件系统

挂载

查看

逻辑卷扩容（当逻辑卷空间满时）

查看

扩容

lvextend: 这是命令本身，用于执行逻辑卷的扩展操作。

-L: 这是参数，用于指定要扩展的逻辑卷的新大小。

+10M: 这是 -L 参数后面的值，表示要将逻辑卷扩展 10MB。+ 表示要在当前大小的基础上增加 10MB。

/dev/jz1/lj1: 这是要扩展的逻辑卷的路径。/dev/jz1/lj1 表示逻辑卷的路径，其中 /dev 是设备目录，jz1 是卷组（Volume Group）的名称，lj1 是逻辑卷的名称。

所以，这个命令的含义是扩展位于卷组 /dev/jz1 中的逻辑卷 lj1，将其大小增加 10MB。

刷新，扩容成功

缩容（xfs文件系统不能缩容，ext43可以缩容。）

先解挂载，再缩容

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磁盘配额

前期准备

关闭检测

赋权

解挂载

必须要以磁盘配额的方式实现挂载。否则，就会报错

限制磁盘

限制文件数

模拟创建一个大小为120M的文件。

dd if=/dev/zero of=/test/123.txt bs=10M count=12 dd 连续复制的命令 if=指定输出的文件 /dev/zero 零设备文件，可以提供无限的空字符，可以用来生成一个特定大小的文件 of 把这些空字符指向到文件 bs=10M 每一次复制的大小是10M count:复制12次

取消配额

xfs_quota -x -c 'disable -up' /data

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RAID

是一种数据存储技术，旨在提高数据的可用性、冗余和性能。它通过将多个硬盘驱动器组合在一起，以创建一个单一的逻辑存储单元，从而提供了数据保护和性能增益。不同的RAID级别提供不同的数据保护和性能特性。

1. RAID 0:

• 也称为条带化（striping），数据被均匀分布在两个或更多硬盘上。

• 提供了卓越的性能，因为数据可以同时从多个磁盘读取和写入。

• 不提供冗余，如果一个硬盘故障，所有数据都会丢失。

• 读写最快

1. RAID 1:

• 也称为镜像，数据被复制到两个或更多硬盘上。

• 提供了数据冗余，如果一个硬盘故障，数据仍然可用。

• 性能通常不如RAID 0，因为数据必须同时写入多个硬盘。

• 硬盘个数必须是偶数

• 写的速度稍慢，读性能和raid0相似

1. RAID 5:

• 使用分布式奇偶校验来实现数据冗余和性能。

• 数据被分成块并存储在多个硬盘上，每个块的奇偶校验也存储在不同硬盘上。

• 如果一个硬盘故障，数据可以通过奇偶校验重建。

• 提供了良好的性能和适度的冗余。

• 最少三块硬盘，磁盘利用率：（n-1）N

• 写性能差，读性能强

1. RAID 6:

• 类似于RAID 5，但使用了两个独立的奇偶校验块，提供了更高级别的冗余。

• 可以容忍两个硬盘的故障。

• 提供了良好的性能和更高级别的数据冗余。

• 最少四块盘

• 读性能还行，写性能特别差

1. RAID 10:

• 也称为RAID 1+0，是RAID 0和RAID 1的组合。

• 数据首先被镜像，然后被条带化，提供了高性能和高冗余。

• 可以容忍基组内各坏一个，具有很高的可用性。

• 最少四块，且必须偶数个

1. RAID 50:

• 也称为RAID 5+0，是RAID 5的条带化版本。

• 数据被分成块并存储在多个RAID 5组中，然后这些组被条带化。

• 提供了高性能和适度的冗余。

1. RAID 60:

• 类似于RAID 50，但使用了两个独立的RAID 6组，提供更高级别的冗余。

• 可以容忍多个硬盘的故障。

选择适当的RAID级别取决于特定需求，包括性能、数据冗余和可用性。RAID技术是在硬件和软件级别都可以实施的，通常用于服务器、存储阵列和数据中心等环境，以保护和提高数据的可用性

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热备份

在Linux系统中，磁盘热备份通常是通过软RAID（Redundant Array of Independent Disks）技术来实现的。软RAID允许你将多个物理磁盘组合成一个逻辑卷，提高数据冗余和可用性。其中，热备份是一种方式，用于在主要磁盘故障时迅速切换到备用磁盘。

以下是在Linux中配置热备份的一般步骤：

1. 安装mdadm：首先，确保你的系统上安装了mdadm，这是Linux上管理软RAID的工具。你可以使用包管理器来安装它，如apt（Debian/Ubuntu）或yum（CentOS/RHEL）。

2. 添加物理磁盘：如果你有额外的物理磁盘，将它们连接到系统并识别它们。你可以使用命令fdisk -l来列出所有磁盘。

3. 创建RAID数组：使用mdadm命令创建RAID数组。例如，如果要创建一个RAID 1（镜像）数组，可以运行如下命令：

mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdX /dev/sdY

其中，/dev/md0是新的RAID设备名称，--level指定了RAID级别（1表示镜像），--raid-devices指定了参与热备份的物理磁盘。

        4.创建文件系统：一旦创建了RAID数组，你需要在上面创建文件系统。你可以使用mkfs命令来执行此操作，如：

mkfs.ext4 /dev/md0

        5.挂载RAID数组：将新创建的RAID数组挂载到系统中的某个目录，以便访问数据。你可以使用mount命令来挂载它，或者将其添加到/etc/fstab以在系统启动时自动挂载。

        6.添加热备份：对于热备份，你可以使用mdadm命令将其他物理磁盘添加为备用设备。例如：

mdadm /dev/md0 --add /dev/sdZ

这样，如果主要磁盘故障，备用磁盘会接管工作。

        7.监控和维护：定期检查RAID数组的状态，确保一切正常。你可以使用mdadm命令来查看数组状态和事件日志。

        磁盘热备份提供了数据冗余和可用性，但需要小心配置和维护，以确保它能够正常工作。请注意，以上步骤中的命令和选项可能会根据你的需求和Linux发行版而有所不同。在执行任何RAID操作之前，请务必备份重要数据，并仔细查阅相关文档。

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综合实验示例（RAID5热备份）

创建

查看创建进度

详细信息

格式化，挂载

测试

写入数据

强制下线

这里强制下线了sdb1，可以看到sde1顶了上来，热备份成功