Linux磁盘管理与文件系统

目录

前言

一、磁盘基础

1、磁盘的物理结构

2、磁盘的数据结构

3、磁盘存储容量

4、硬盘接口类型

二、磁盘分区

1、磁盘分区的优缺点

2、磁盘两种分区方式

2.1 MBR分区

2.2 GPT分区(了解)

三、管理磁盘分区的工具

1、fdisk

2、blkid

3、free

4、mkfs

5、mkswap

6、 mount

四、建立磁盘分区的过程步骤

1、添加硬盘

​2、新建主分区

2.1 新建主分区

2.2 主分区完成后格式化

2.3 挂载+验证

3、新建扩展分区下的逻辑分区

3.1 新建逻辑分区

3.2 逻辑分区完成后格式化

3.3 挂载+验证

五、永久挂载

1、查看设备的UUID号

2、添加永久挂载到配置文件

3、如何解决配置文件写错的情况

六、建立swap交换分区的步骤

1、swap交换分区的作用

2、新建swap分区

3、swap分区完成后格式化

4、开启设备的swap分区

5、关闭设备的swap分区

七、文件系统

1、文件系统种类

2、修复文件系统

2.1 挂载

2.2 移动文件到/mnt

2.3 破坏文件系统

2.4 解挂载

2.5 修复文件系统

2.6 验证

---

前言

Linux磁盘管理与文件系统是操作系统中一个非常重要的方面。磁盘管理涉及到如何有效地使用和管理计算机的存储设备，包括硬盘驱动器、固态驱动器和其他可用的存储介质。

在Linux中，磁盘管理涉及到对磁盘进行分区、格式化、挂载和管理文件系统等操作。

一、磁盘基础

1、磁盘的物理结构

部件	说明
盘片	硬盘有多个盘片，每盘片有2面（正反两面），盘片由磁性材料，可读写
磁头	每面一个磁头，并不是只有一个磁头，磁头离盘面有一定的距离，磁头等于盘片数量

2、磁盘的数据结构

部件	说明
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（扇区越多容量越大） 存放数据的最小单位 512字节。 其中8个扇区组成一块，每块为4k，共512×8=4096字节
磁道	同一盘片不同半径的同心圆
柱面	不同盘片相同半径构成的圆（柱面和磁道数量相同）

3、磁盘存储容量

硬盘存储容量＝磁头数（8个2进制）×磁道（柱面）数×每道扇区数（6个二进制）×每扇区字节数

4、硬盘接口类型

IDE、SATA、SCSI、SAS、光纤接口

二、磁盘分区

1、磁盘分区的优缺点

优点	缺点
优化I/O性能（读写）	无法动态扩容
实现磁盘空间配额限制
提高修复速度	必须使用连续的空间
隔离系统和程序
安装多个OS	无备份冗余的功能
采用不同文件系统

2、磁盘两种分区方式

2.1 MBR分区

• MBR（Master Boot Record）是磁盘上的一小段特殊的引导扇区，位于磁盘的第一个扇区（扇区编号为0）
• 只能对磁盘空间2t以上的磁盘进行分区
• MBR中包含的内容

①硬盘的mbr主引导程序，作用是引导硬件找到操作系统，共占用446字节。

②硬盘分区表，作用是记录分区开始和结束的位置，一个分区表占用16字节。

③结束标志位：55AA

• 分区表有4个分区记录区，每个分区记录区占16字节。
• Linux中将硬盘、分区等设备均表示为文件

2.2 MBR的分区三种类型

• 主分区：可直接使用，最少一个主分区最多四个主分区，分区序号为1~4
• 扩展分区（特殊的主分区）：不可直接使用，固定磁盘空间为1k，需要再划分逻辑分区，存储了逻辑分区的分区表，只能有一个扩展分区
• 逻辑分区：需要在现有扩展分区的基础上进行划分，序号将始终从5开始，可以有若干个

2.2 GPT分区(了解)

• 可以对磁盘空间为2t以上的磁盘进行分区
• 分区表：GPT使用一个分区表来记录硬盘上的分区信息。这个分区表保存在磁盘的起始扇区，并且具有备份，以提高数据的可靠性。
• 分区类型：GPT支持多种分区类型，包括普通数据分区、EFI系统分区（用于启动和引导操作系统）、保留分区（用于未来扩展）和其他特定用途的分区。
• 分区标识符：每个GPT分区都有一个唯一的分区标识符（GUID），用于标识和引用该分区。这个标识符是一个128位的全局唯一标识符。
• 分区大小：GPT支持更大的分区大小，相较于MBR分区方案。MBR只能支持最大2TB的分区，而GPT可以支持更大的分区容量。
• 兼容性：GPT是一种较新的分区方案，它在现代操作系统和计算机硬件上得到广泛支持。然而，一些旧的操作系统和BIOS可能不支持GPT分区，需要使用传统的MBR分区方案。

总之，GPT分区概念包括分区表、分区类型、分区标识符、分区大小和兼容性等方面，它提供了更大的分区容量和更高的数据可靠性，逐渐取代了传统的MBR分区方案

三、管理磁盘分区的工具

1、fdisk

功能：查询Linux操作系统的磁盘设备、建立磁盘分区

查询Linux操作系统的磁盘设备

通式：fdisk  -l  设备名

用法：fdisk  -l                       //查看所有磁盘设备

          fdisk  -l  /etc/sda         //只查看sda设备

建立磁盘分区

通式：fdisk  /dev/设备名           //进入磁盘的分区界面

2、blkid

功能：可查看块设备属性信息

3、free

功能：查看Linux操作系统的内存

4、mkfs

功能：创建文件系统（格式化）常用选项

通式：mkfs.文件系统类型   磁盘设备名                //将文件系统安装入磁盘

5、mkswap

功能：格式化swap分区

通式：mkswap  设备名                                    //将swap分区装入磁盘

6、 mount

功能：挂载，将磁盘与Linux系统文件夹作关联

规则：

• 一个挂载点同一时间只能挂载一个设备
• 一个挂载点同一时间挂载了多个设备，只能看到最后一个设备的数据，其它设备上的数据将被隐藏
• 一个设备可以同时挂载到多个挂载点
• 通常挂载点一般是已存在空的目录

mount   存储设备   挂载点目录                                                //挂载磁盘等设备

mount   -o   loop   ISO镜像文件   挂载点目录                          //挂载镜像

四、建立磁盘分区的过程步骤

1、添加硬盘

1.1在虚拟机设置里，选择添加硬盘，一直默认选项，下一步下一步即可，最后添加完成后一定要点击确认

1.2磁盘建立完成后，使用以下三条命令刷新新建的磁盘设备，不需要重启

echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host0/scan
echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host1/scan
echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host2/scan

2、新建主分区

2.1 新建主分区

fdisk  /dev/sdb          //进入sdb磁盘设备分区界面

如果分区不能识别时，使用以下命令后，可查看新添加的磁盘主分区

partprobe /dev/sdb

2.2 主分区完成后格式化

mkfs.xfs  /etc/sdb1

2.3 挂载+验证

以上就是新建磁盘主分区的步骤，已经建立sdb磁盘设备的主分区的分区，接下来可正常使用该分区

3、新建扩展分区下的逻辑分区

3.1 新建逻辑分区

fdisk  /dev/sdb          //进入sdb磁盘设备分区界面

3.2 逻辑分区完成后格式化

mkfs.xfs  /etc/sdb5

3.3 挂载+验证

以上就是新建磁盘逻辑分区的步骤，已经建立sdb磁盘设备的逻辑分区，接下来可正常使用该分区

五、永久挂载

命令挂载是临时的，系统启动后挂载就会失效，要想永久挂载需要写到/etc/fstab配置文件里，最好使用UUID号进行挂载

1、查看设备的UUID号

 2、添加永久挂载到配置文件

vim  /etc/fstab                                                     //永久挂载需写入/etc/fstab

mount -a                //查看/etc/fstab内容是否写错，重新挂载/etc/fstab中的条目

3、如何解决配置文件写错的情况

假如写入设备的UUID号出错，开机也无法检测，也无法正常启动Linux系统

UUID故意删除开头的7，mount命令也查找不到该UUID

重启超时后会显示出下面这个界面，系统会提示你按ctrl +d重新启动。启动失败，是加载fstab文件时出现错误，重启也没用，要进入root用户，进行修改文件

进入/dev/fstab配置文件后，解决方法一是可以把UUID号改正确，二是把出错的一行全删除，三是把错误行开头加#注释掉，解决完退出编辑模式，再输入reboot重启后就可以正常使用Linux系统了

六、建立swap交换分区的步骤

1、swap交换分区的作用

• Swap交换分区是在Unix/Linux系统中用于虚拟内存的一种特殊类型的磁盘分区
• 当系统的物理内存（RAM）不足时，操作系统会将部分暂时不用的内存数据移到swap分区中，以便为当前运行的程序腾出更多的RAM空间
• 如果没有足够的swap空间，系统可能会因为无法分配更多内存而导致应用程序崩溃或系统挂起

2、新建swap分区

fdisk  /dev/sdb          //进入sdb磁盘设备分区界面

 如果分区不能识别时，使用以下命令后，可查看新添加的磁盘swap分区

partprobe /dev/sdb

3、swap分区完成后格式化

mkswap  /dev/sdb2                                  //格式化swap分区

4、开启设备的swap分区

swapon   设备名

5、关闭设备的swap分区

swapoff  设备名                           //关闭该设备的swap分区

swapoff  -a                                  //关闭全部设备的swap分区

七、文件系统

1、文件系统种类

①XFS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
• CentOS7系统中默认使用的文件系统（可进行数据恢复）

②SWAP，交换文件系统

SWAP，交换文件系统

③linux支持的其它文件系统类型

• FAT16、FAT32、NTFS
• EXT4、JFS

2、修复文件系统

2.1 挂载

2.2 移动文件到/mnt

2.3 破坏文件系统

dd  if=/dev/zero  of=/dev/sdb1  bs=6M  count=1                     //破坏文件系统

 2.4 解挂载

 2.5 修复文件系统

fsck   /dev/sdb1   -y                                  //修复文件系统

2.6 验证