磁盘篇

一、理论知识：

　　1、硬盘的结构：通俗的想象硬盘，是由多个同轴的双面磁盘组成，在磁面上有磁头，信息的读取就是由磁头完成，每个磁盘上面又有多个同心圆的磁道，这就构成了硬盘。在此基础上我们人为的进行了一些划分，如扇区、柱面。扇区就是在同一磁面上的扇形，划分扇区是因为以磁道为最小存储单元不方便磁头的寻址；柱面是同轴的磁面在同一半径上的磁道，划分柱面也是为了磁头寻址方便。硬件在linux中都有对应的文件映射，映射文件都在/dev/*中，其中硬盘的接口有IDE，SATA等形式，其中IDE形式的在linux中文件形式是/dev/hd*，其他的都统一为/dev/sd*。

　　2、分区的特性：分区的划分是以柱面为单位，现在的分区体系有MBR和GPT两种，主流的是MBR，但是当硬盘大小超过2T时MBR就不在适用。MBR的分区体系是在第一个磁面的第一个扇区存储bootloader、分区信息，此扇区的总大小是512字节，bootloader占了446个字节，其余的又有两个字节用于存储标志位5A，剩下的64个字节每16个字节存储一个分区的信息，因此一共储存4个分区的信息。但我们想多划分分区时就需要拿出一个分区用于再储存分区信息，这个分区就是扩展分区，因此MBR分区体系只能有4个主分区，或者是1个扩展分区划分成多个逻辑分区和多个主分区。每个分区又被划分成多个小的块，多个块又被统一在一个块组中，为为了存储块组信息，又需要有某些块存这些信息，这些块就叫做超级块。每个块只能属于一个文件，一个文件可能被多个块储存，为了方便找到某个文件，又给每个块设置编号，编号存在inode中。上面的bootloader在引导内核程序加载后，内核程序会将'/'与硬盘上相应的区域关联，与系统启动相关的配置均在此，因此/lib，/lib64,/etc不能单独分区。在系统启动完成后，其他文件都是以'/'为入口。

　　3、内存与swap：内存是cpu与硬盘速度不一致而产生的中间储存设备，用于提高cpu的效率。swap是linux中的虚拟内存，是将一块硬盘格式化和内存一样的文件格式，用于当内存不够用时充但内存使用。实际当中不用到swap是最好的,实际当中分配swap大小的策略是 <2G分配2*内存，2G-4G分配4G，>8G分配4G，对于数据库服务器最好不用swap。

二、常用建立命令：

　　1、建立分区：分区命令有fdisk、sfdisk、parted，其中常用的是fdisk。fdisk是一个交互式的命令，当我们输入fdisk  /dev/sdb时会让我们选择是主分区还是扩展分区，分区标示号，起始柱面和结束柱面。其中常用选项有：

　　　　fdisk /dev/sdb

　　　　　　p列出分区  l显示分区id  n新建分区  t调整分区id  d删除分区  q不保存退出  w保存退出
  w保存退出之后分区并没有被内核识别还需要用kpartx和partx让内核识别刚才的分区，具体的使用是kpartx -l /dev/sdb列出可以被内核识别的分区，kpartx -af /dev/sdb  partx -a /dev/sdb让内核识别上诉的分区。但是在新的盘上执行完w后，内核直接就是别了上诉的分区。

　　2、构建文件系统：上诉分区完后并不能被我们所用，还需要格式化建立文件系统。命令有mkfs、mke2fs，其中mke2fs是常用的。其中常用的选项有：

　　　　mke2fs /dev/sdb

　　　　　　-t制定文件系统类型  -L指定卷标  -b制定block大小  -m 预留给管理员空间百分比  -i多少个字节分配一个inode   -I每个inode的大小   -N分配的inode数

　　3、构建swap：mkswap  /dev/sdb，在执行上诉命令后并不会将swap加到内存的大小上，还需要手动的开启，用swapon /dev/sdb，如果想要关闭可用swapoff  /dev/sdb。

三、常用查看命令：

　　1、对应文件：

　　　　a、硬盘：电脑上的硬盘设备在linux上以文件的形式表现在/dev/[hs]d*上

　　　　b、分区：分区的文件是/proc/partitions

　　　　c、内存：/proc/meminfo ,和/proc/sys/vm/swappiness(什么时候使用swap，默认为60)

　　2、查看命令：

　　　　a、硬盘：fdisk -l可以查看硬盘的分区情况，hdparm也可以查看硬盘的信息[-i通过操作系统查看 -I直接绕过操作系统查看硬盘 -g硬盘布局信息]

　　　　b、分区：blkid 查看分区的uuid和type，dumpe2fs用来查看分区的块组信息[-h只查看超级块]，tune2fs[-l查看超级块信息，-L改变卷标，-m调整预留给管理员的百分比，-o设定默认挂在选项，-O调整分区特性]，e2label可以查看和更改卷标，df[-h查看数据区的使用 -i查看原数据区的使用] du[-s查看目录实际占用的空间大小]。

　　　　c、内存：free查看内存使用[-mI以MB显示大小-g以GB显示大小-h以方便读形式显示]

四、挂载才能真正的使用：

　　1、为什么要挂载：为什么要挂载，是因为内核只认识‘/’，所有其他文件的寻找都需要从‘/’开始。只有把新加的设备与‘/’建立了联系，才能找到这个设备，这就是挂载。

　　2、怎样挂载：mount [options] -o[挂载选项] 设备 挂载点

　　3、开机自动挂载：实现开机挂载是由系统脚本/etc/rc.d/sc.sysinit中执行的。在这个脚本中会挂载/etc/fstab中定义的文件系统挂载表。/etc/fstab文件的格式是

　　　　　　挂载设备　　挂载点　　文件系统类型　　挂载选项　　转存频率　　自检频率

　　4、怎样查看挂载情况：直接mount命令、查看/etc/mtab、查看/proc/mounts

五、硬盘层次的删除、复制、移动：

　　要想搞清楚硬盘层次的删除、复制、移动首先需要明白系统是怎样找到一个文件的，这里以/etc/rc.d/sc.sysinit为例说明。一切的开始都是从'/'开始的，在根文件列表中找到与/etc对应的inode，根据inode找到对应的block块就是/etc所在磁盘空间，在/etc中找到与rc.d对应的inode，在根据此inode找到rc.d的磁盘空间，再在rc.d中找到与sc.sysinit对应的inode，根据此inode就找到了sc.sysinit对应的磁盘空间了。明白了这一点就能很简单的想明白所谓的磁盘空间操作。首先说删除，如果这里要删除sc.sysinit，就只需要在rc.d中删除sc.sysinit对应的inode，这样就无法找到sc.sysinit文件了；复制比较麻烦，需要先安排好block块，再写入对应的inode，最后就是将原文件的内容复制到新的block块；对于移动，要看操作是否在同一个分区，如果在同一个分区就比较简单，比如要移动sc.sysinit到/etc/new中，只需要在new文件中建立inode到sc.sysinit的关系，再在rc.d中删除inode到sc.sysinit的关系，但对于不同分区就只能按照复制来实行了，这就是为什么在同一块分区移动比较快的原因，而跨分区就比较慢了。

　　dd命令就是实现在硬盘上的复制功能，dd if=src of=des bs=#[b|k|m|g] count=#

六、硬连接与符号连接：

　　目的：目的很简单，就是为了用多个路径访问同一文件。

　　原理：硬连接是不同文件指向同一inode，例如/etc/rc.d，想要给他创建硬连接/etc/link，就是将link对应的inode与rc.d对应的inode相同，因此硬连接只能在同一分区中，但要是想在不同分区中实现就只能用符号连接了。符号连接是存储原文件的路径字符串在inode中，例如要为/etc/rc.d创建符号连接/etc/slink，就是在与slink对应的inode中存下“/etc/rc.d”这个路径，寻找的过程是先在根下找到与etc对应的inode从而找到/etc，再在/etc中找到slink对应的inode，在此inode中存有路径字符串/etc/rc.d，然后安相同的办法根据此字符串找到rc.d文件。

　　实现：ln src link实现硬连接，ln -s src link实现符号连接。

七、Raid技术：

　　作用：raid技术就是将多块磁盘用一个控制器连接，再由此控制器与主板连接，因此对于系统来说，多块磁盘就是一块。这样做的作用是提高磁盘的读写性能和磁盘的容错能力。

　　raid常用级别：常用的raid级别有raid0,raid1,raid5,raid10,raid50。raid0是将数据分成多块分开存储在这多块磁盘上，因此提高了读写性能，但是只要有一块磁盘损坏整个数据就无法正常使用，因此它没有容错能力，raid0至少需要两块盘，磁盘的利用率是100%；raid1是将一块磁盘 用作存数据另一块盘作为镜像使用，这样对于写性能没有提高，但是因为两块盘同时可以提供读，因此提高了读性能，并且当一块盘坏了时另一块盘还可继续工作，因此提高了容错能力，raid1至少需要两块盘，利用率只有50%；raid5是在raid4的基础上改进的，它至少需要三块盘，其中两块盘存数据，第三块盘存前两块盘数据的校验码，并且是这三块盘交替存储校验码，对于raid5读写性能和容错能力都有提升。raid10就是将raid1和raid0组合使用，raid50也是如此。

　　软raid实现：实现软raid，可用mdadm命令。mdadm [model] <raidevice> [option] <component-device>。其中model是模式，常用的模式有创建模式-C，装配模式-A，监控模式-F；raidevice是创建完raid后的设备文件，一般为dev/md*；<option>是对应模式的选项；component-device是用于创建raid的磁盘。

　　查看：用mdadm -D raidevice可以查看创建的raid信息，也可以在/proc/mdstat中查看。

八、LVM：为了实现在线扩展以及快照功能，，将存储空间抽象成逻辑空间作存储设备使用。LVM的实现分物理卷、卷组以及逻辑卷。

　　构建：构建LVM需要分三步完成，首先需要构建物理卷，进而由物理卷建卷组，再在卷组的基础上构建逻辑卷。下面就说说这三组命令中比较常用的。

　　　　物理卷管理命令：物理卷管理命令都以pv开头，主要的有pvcreate、pvs、pvdisplay、pvscan、pvmove、pvremove

　　　　卷组管理命令：都以vg开头，包括vgcreate、vgs、vgdisplay、vgextend、vgreduce、vgremove

　　　　逻辑卷管理命令：都以lv开头，包括lvcreate、lvs、lvdisplay、lvextend、lvreduce、lvremove

　　扩容：扩容需要两步，首先扩展物理边界（空间大小），再扩展逻辑边界（文件系统）。扩展物理边界用lvextend命令，扩展文件系统用resize2fs命令。但是在具体中使用时需要注意在使用lvextend命令时需要先用vgs看一下组中有没有可以使用的剩余空间，在扩展完空间后需使用df -h命令查看是否扩展成功。

　　减容：减容比扩容稍微麻烦些，首先需要卸载逻辑卷，用命令unmount，还要强制执行e2fsck -f强制执行检查，最后才是减少逻辑边界（lresize2fs）再减少物理边界（lvreduce）。
　　快照：快照中存储的是逻辑卷中即将发生改变的数据，快照卷也是逻辑卷，但不要求与逻辑卷大小保持一致，从快照卷中访问的是没发生该变迁的数据，从原逻辑卷中访问的是发生改变的数据。快照卷的大小取决于原卷中数据发生改变的幅度。创建快照卷用命令lvcreate -s -p r -n name -L size 原卷。