Linux磁盘与文件系统管理
一.磁盘基础
1.磁盘结构概述
磁盘：扇区固定大小，每个扇区4k。磁盘会进行磨损，损失生命周期。
设备文件
一切皆文件
设备文件：关联至一个设备驱动程序，进而能够跟与之对应硬件设备进行通信
设备号码：
主设备号：标识设备类型
次设备号：标识同一类型下的不同设备
设备类型：
块设备：block 存取单位“块”，
字符设备：char 存取单位“字符”
磁盘的物理结构
盘片： 硬盘有多个盘片，每盘片2面，用来存储数据。
磁头： 每面一个磁头，进行读写数据。
每一面的磁头，并不只有一个磁头，磁头也不会碰到盘面，磁头等于盘片数量
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（新的硬盘使用4字KB的扇区）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
柱面： 不同盘面相同半径构成的圆柱面，由同一半径圆的多个磁道组成。
磁盘容量
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
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
服务器硬盘大小
LFF：3.5寸，一般见到的那种台式机硬盘的大小
SFF：Small Form Factor 小形状因数，2.5寸，注意不同于2.5寸的笔记本硬盘
解释：L、S分别是大、小的意思，目前服务器或者盘柜采用sff规格的硬盘主要是考内虑增大单位密度内的磁盘容量、增强散热、减小功耗。
机械与固态
机械：HDD 即是传统普通硬盘
固态：SSD 用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘
二.规划硬盘中的分区
为什么要分区？
- 优化I/O性能 读写 input output
- 实现磁盘空间配额限制
- 提高修复速度
- 隔离系统和程序
- 安装多个OS
- 采用不同文件系统
1.MBR与磁盘分区表示
1.1关于MBR
分区方式：
MBR 只能对2T以下的盘进行分区
GPT 可以对2T以上的盘进行分区
关于MBR分区 需要依靠第一个扇区（一个扇区512字节）
第一个扇区
mdr 主引导记录，引导硬件找到操作系统 是一个446字节小程序 只是grub程序的一部分
分区表 记录了分区的开始和结束的位置 一个分区表要占16字节 4*16=64 mbr只能分4个主分区
80 存放系统的分区
55 aa 结束位
GRUB是一个系统引导程序
GPT分区
GPT：GUID（Globals Unique Identifiers） partition table 支持128个分区，使用64位，支持8Z（512Byte/block ）64Z （ 4096Byte/block）
使用128位UUID(Universally Unique Identifier) 表示磁盘和分区 GPT分区表自动备份在头和尾两份，并有CRC校验位UEFI (Unified Extensible Firmware Interface 统一可扩展固件接口)硬件支持GPT，使得操作系统可以启动
4个区域：
GPT头
分区表
GPT分区
备份区域
1.2字母含义
/dev/sda 第一块硬盘
s 代表硬盘的接口类型， 接口类型 决定了数据传输的速率 scsi
d disk磁盘
a 第一块盘
1.3 MBR磁盘分区
主分区 可以直接使用
扩展分区 （特殊的主分区）不可以直接使用，无论你分多大 都是1k 需要再分逻辑分区
为了可以让你可以分区超过4个分区
扩展分区不是用的，是用来 存储了逻辑分区的分区表
逻辑分区 需要现有扩展分区 序号始终从5开始
2.磁盘分区结构
三.文件系统类型
3.1 文件系统的组成
内核中的模块：ext4, xfs, vfat
内核中的模块：ext4, xfs, vfat
用户空间的管理工具：mkfs.ext4, mkfs.xfs,mkfs.vfat
3.2 超级块
超级块 负责描述 当前这个分区有哪些块组， 从哪里开始从哪里结束
节点位图 （inode bitmap）： inode节点 位图 0 未使用 1使用
3.3 文件系统有什么用？
当我们向一个文件写入内容时，那这个文件怎么向硬盘中写入数据的？这就需要文件系统，文件系统就帮助把文件内容写入到底层硬件。
或者当我们跨磁盘转存数据时，就需要文件系统去帮忙转存。
总结：用来管理（增删改查恢复）文件的程序
3.4 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
Centos 7 系统中默认使用的文件系统
3.5 SWAP 交换文件系统
当内存不足时，将硬件的空间转换成内存使用
为Linux系统建立交换分区
FAT16、FAT32
且最大只能支持32GB分区，单个文件也只能支持最大4GB
NTFS（xfs）
NTFS文件系统所具备3个功能：错误预警功能、磁盘自我修复功能和日志功能，单个文件64GB
EXT4
Extended file system 适用于那些分区容量不是太大，更新也不频繁的情况
CentOS 6 Ubuntu 使用此文件系统
JFS
主要是为满足服务器的高吞吐量和可靠性需求而设计、开发的。单个文件最大限制16TB，该文件系统最大支持1PB的容量
3.6 文件系统的修复
修复之前要解挂载
fsck 修复
四.检测并确认新磁盘
建立分区：
fdisk 2T以下
gdisk 2T以上
parted 即时生效 改了立马生效
1.查看磁盘信息 fdisk -l
fdisk -l /dev/sda 只看sda设备
2.创建磁盘
我现在在虚拟机里面已经创建一个新磁盘，创建的磁盘大小为10G
进行查看磁盘信息
添加硬盘
刷新接口
再次查看
lsblk 查看分区及磁盘情况
3.进行磁盘分区
| 指令 | 说明 |
| n | 新建分区 |
| p | 打印分区列表 |
| d | 删除分区 |
| e | 选择扩展分区 |
| l | 选择逻辑分区 |
| w | 保存退出 |
| t | 改变分区类型 |
| q | 退出不保存 |
里面打错了 ctrl + 删除 退格
df -T 查看磁盘挂载情况，以及剩余空间（-T 显示文件系统类型）
partprobe /dev/sdb 分区有时候会不识别，刷新磁盘
4.创建文件系统（格式化分区）
5.挂载
用命令的都是临时挂载，重启后会消失
永久挂载
将磁盘分区的位置在存储在 /etc/fstab
查看UUID blkid
将磁盘分区的位置在存储在 /etc/fstab
-
第一字段：设备名称或者设备卷标名；
-
第二字段：文件系统的挂载点目录的位置；
-
第三字段：文件系统类型，如EXT4、swap等；
-
第四字段：挂载参数，即mount命令“ - o ”选项 后可使用的参数（defaults、rw、ro、noexec分别表示默认参数、可写、可读、禁用执行程序）；
-
第五字段：表示文件系统是否需要dump备份，设置为1表示需要，0为忽略；
-
第六字段：该数字用于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。根分区可设为1，其他分区设置为2，一般不检查，会影响系统性能。
mount -a 刷新 挂载之后，不会立即生效，需要进行刷新
只重新挂载此文件 /etc/fstab中的条目
里面字段含义：
在逻辑分区设置文件系统ext4
扩展分区问题：
6.挂载镜像文件
mount -o loop 镜像文件 在没有光驱的情况下 挂镜像
mount -o rw,remount /dev/sdb1 /opt/ 追加权限
如果有人在使用，挂载文件夹无法先解挂载再去挂载
使用 mount -o remount,ro /mnt/
五.创建swap交换分区文件系统
意义： swap交换分区的作用，就是当运行内存不够时，可以从swap分区中获取一定的内存进行使用，但是swap交换分区毕竟是硬盘上面的区域，运行速度远不及内存。所以在跑一些对运行速度要求很高的程序，建议不要开启swap分区功能，可能会导致程序崩溃。
1.先分区 分区改类型（t）82
先格式化： mkfs.xfs /dev/sdb2
创建swap分区： mkswap /dev/sdb2
开启swap： swapon /dev/sdb2
关闭swap：swapoff /dev/sdb2
关闭所有swap分区： swapoff -a
显示已开启的分区：swapon
查看分区状态信息：swapon -s
六.移动设备U盘
指令 lsusb
