Linux磁盘管理与LVM_linux lvm-优快云博客

接口类型	传输方式	最高速度	线缆/连接器	应用场景
IDE	并行	113MB/s	40/80针扁平电脑	老式个人电脑、服务器
SATA	串行	6Gb/s	7针数据+15针电源	现代电脑、支持热插拔
SCSI	并行	320MB/s	50/68针电缆	服务器、多设备并行操作
SAS	串行	12Gb/s	SFF-8482连接器	高性能服务器、存储系统
NVMe	PCIe总线	32Gb/s+	M.2或U.2插槽	固态硬盘、高性能计算
光纤通道	光纤	128Gbps	光纤连接器	企业级SAN、数据中心

2、磁盘分区表示

1.主引导记录：MBR（Master Boot Record）

MBR位于硬盘的第一个物理扇区

MBR中包含硬盘的主一引导程序和硬盘分区表

分区表有4个分区记录区，每个分区记录区占16个字节

2.磁盘分区的表示

常见的硬盘可以划分为主分区、扩展分区和逻辑分区。通常情况下主分区只有四个，而扩展分区可以看成是一个特殊的主分区类型，在扩展分区中可以建立逻辑分区。主分区一般用来安装操作系统，扩展分区则多用来存储文件数据。

3.Linux中使用的文件系统类型

	核心功能	存储管理	性能优势	适用场景	容量限制
XFS	高性能文件系统	大文件/大容量优化	高并发写操作、快速恢复	大数据、高性能计算	极大（EB级）
SWAP	虚拟内存扩展	内存与磁盘空间交换	扩展内存空间	服务器高负载、虚拟机	依赖磁盘空间
EXT4	通用文件系统	中小型存储优化	延迟分配、多块分配	桌面、服务器、嵌入式系统	大容量（EB级）

二、管理磁盘及分区

1、检测并确认新磁盘

可以通过“fdisk -l” 命令查看当前系统中所有硬盘设备及分区的信息。

上述输出信息中包含了各硬盘的整体情况和分区情况，其中“/dev/sda”为原有的硬盘设备，而“/dev/sdb”为新增的硬盘，没有包含有效的分区信息。对于已有的分区，将通过列表的方式输出以下信息。

Device	分区
Boot	是否是引导分区。若是，则有“*”标识。
Start	该分区在硬盘的起始位置（柱面数）。
End	该分区在硬盘中的结束位置（柱面数）。
Blockes	分区的大小、以Blocks（块）为单位，默认的块大小为1024字节。
Id	分区对应的系统ID号。83表示Linux中的XFS分区或EXT4分区、8e表示LVM逻辑卷。LVM是Linux操作系统中对磁盘分区进行管理的一种逻辑机制。
System	分区类型

2、规划硬盘中的分区

在硬盘设备中创建、删除、更改分区等操作同样通过 dfisk命令进行，只需使用硬盘的设备文件作为参数。例如，执行”fdisk 、dev/sdb“命令

在该操作界面中“Command (m for help):”提示符后，输入特定的分区操作指令，可以完成各项分区管理任务。例如。输入”m“指令后，可以查看各种操作指令的帮助信息

三、管理文件系统

在 Linux 操作系统中，使用 fdisk 工具在硬盘中建立分区以后，还需要对分区进行格式化并挂载到系统中的指定目录，然后才能用于存储文件、目录等数据。本节将学习如何格式化并挂载分区。

1、创建文件系统

创建文件系统的过程即格式化分区的过程，在 Linux 操作系统中使用 mkfs(Make Filesystem，创建文件系统)命令工具可以将分区格式化成 XFS、EXT4、FAT 等不同类型的文件系统，而 Swap 交换分区是使用 mkswap 命令来进行格式化的。

1.mkfs命令的使用

实际上 mkfs 命令是一个前端工具，可以自动加载不同的程序来创建各种类型的文件系统，而后端包括多个与 mkfs 命令相关的工具程序，这些程序位于/sbin/目录中，如支持EXT4 文件系统的 mkfs,ext4程序等。执行如下“1s /sbin/mkfs*”命令，可以査看当前操作系统内与 mkfs 命令相关的工具程序。

使用mkfs 命令时，基本的命令格式如下：

mkfs -t 文件系统类型分区设备

创建XFS文件

创建FAT32文件系统（注：centos8的系统需要下载 dosfstools 工具包）

2.mkswap命令的使用

在 Linux 操作系统中，Swap 分区的作用类似于 Windows 操作系统中的“虚拟内存”，可以在一定程度上缓解物理内存不足的情况。当 Linux 主机运行的服务较多，需要更多的交换空间支撑应用时，可以为其增加新的交换分区。

2、挂载、卸载文件系统

在 Linux 操作系统中，对各种存储设备中的资源访问(如读取、保存文件等)都是通过目录结构进行的，虽然操作系统核心能够通过“设备文件”的方式操纵各种设备，但是对于用户来说，还需要增加一个“挂载”的过程，才能像正常访问目录一样访问存储设备中的资源。

1.挂载文件系统

mount 命令的基本使用格式下：

mount [ -t 文件系统类型 ] 存储设备挂载点

mount 命令的“-t”选项用于指定文件系统类型，而“-o”选项则用来描述设备或文件系统的挂载方式，基本使用格式如下:

mount [ -o 挂载参数 ] 存储设备挂载点

例如：

mount -o ro /dev/sdb1 /mnt

2.卸载文件系统

需要卸载文件系统时使用的命令为 umount，使用挂载点目录或对应设备的文件名作为卸载参数。Linux 操作系统中，由于同一个设各可以被挂载到多个目录下，所以一般建议通过挂载点的目录位置来进行卸载。例如，执行以下操作将分别卸载前面挂载的 Linux 分区、光盘设备。

umount 目录 #通过挂载点目录卸载对应的分区

umount /dev/cdrom

3.设置文件系统的自动挂载

系统中的/etc/fstab 文件可以视为 mount 命令的配置文件，其中存储了文件系统的静态挂载数据。Linux 操作系统在每次开机时，会自动读取这个文件的内容，自动挂载所指定的文件系统。默认的 fstab文件中包括了根分区、/boot 分区、交换分区挂载配置。执行如下命令可以査看当前系统内自动挂载的设备或分区。

/dev/mapper/cl-swap swap swap defaults 0 0

第一字段：设备名或设备卷标名。
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XFS、Swap等。
第四字段：挂载参数，即mount命令“-o”选项后可使用的参数。
第五字段：表示文件系统是否需要dump备份（dump是一个备份工具），一般为1时表示需要，设置为0时将被dump忽略
第六字段：该数字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。根分区应设为1，其他分区设为2。通过在/etc/fstab 文件中添加相应的挂载配置，可以实现开机后自动挂载指定的分区。

4.查看磁盘使用情况

不带选项及参数的 mount 命令可以显示分区的挂载情况，若要了解系统中已挂载各文件系统的磁盘使用情况(如剩余磁盘空间比例等)，可以使用 df命令。
df 命令使用文件或者设备作为命令参数，较常用的选项为“-h”和“-T”。其中，“-h”选项可以显示更易读的容量单位，而“-T”选项用于显示对应文件系统的类型。例如，执行“df -hT”命令可以查看当前系统中挂载的各文件系统的磁盘使用情况，具体操作如下:

df -hT

四、LVM逻辑卷管理

许多 Linux 操作系统的使用者在安装操作系统时都会遇到这样的困境:如何精确评估和分配各个硬盘分区的容量。如果当初估计不准确，一旦系统分区不够用就可能不得不备份、删除相关数据，甚至被迫重新规划分区并重装操作系统，以满足应用系统的需要。

1、LVM概述

LWM 是 Linux 操作系统中对磁盘分区进行管理的一种逻辑机制，它是建立在硬盘和分区之上、文件系统之下的一个逻辑层，在建立文件系统时屏蔽了下层的磁盘分区布局，因此能够在保持现有数据不变的情况下动态调整磁盘容量，从而增强磁盘管理的灵活性。

在安装 Cent0s 系统的过程中选择自动分区时，就会默认采用 LVM 分区方案，不需要再进行手动配置。如果有特殊需要，也可以使用安装向导提供的磁盘定制工具调整 LV 分区。需要注意的是，/boot 分区不能基于 LVM 创建，必须独立出来。

1.PV（Physical Volume,物理卷）

物理卷是 LVM 机制的基本存储设备，通常对应为一个普通分区或整个硬盘。创建物理卷时，会在分区或硬盘的头部创建一个保留区块，用于记录 LV的属性，并把存储空间分割成默认大小为 4MB 的基本单元(Physical Extent，PE)，从而构成物理卷。

2.VG（Volume Group，卷组）

由一个或多个物理卷组成一个整体，即称为卷组，在卷组中可以动态地添加或移除物理卷，如图 6.2所示。许多个物理卷可以分别组成不同的卷组，卷组的名称由用户自行定义。

3.LV（Logical Volume，逻辑卷）

逻辑卷建立在卷组之上，与物理卷没有直接关系。对于逻辑卷来说，每一个卷组就是一个整体，从这个整体中“切出”一小块空间，作为用户创建文件系统的基础，这一小块空间就称为逻辑卷，

2、LVM 的管理命令

为了便于理解，这里先使用 fdisk 工具在磁盘设备“/dev/sdb”中划分出三个主分区 sdb1、sdb2、sdb3，每个磁盘的空间大小为 20GB，将分区类型的 ID 标记号改为“8e”。磁盘类型的 ID为“8e”表示该分区是 Linux Lv 类型的，支持 LV 机制。若上述分区已被挂载使用，则需要先进行卸载，再进行分区调整操作。

1.物理卷管理（pv）

pvscan	扫描系统中的物理卷
pvs	列出所有物理卷的摘要信息
pvdisplay	显示物理卷的详细信息
pvremove <设备路径>	删除物理卷

2.卷组管理（vg）

vgcreate <卷组名> <物理卷路径>	创建卷组
vgs	列出所有卷组的摘要信息
vgdisplay	显示卷组的详细信息
vgextend <卷组名> <物理卷路径>	扩展卷组
vgreduce <卷组名> <物理卷路径>	缩小卷组
vgremove <卷组名>	删除卷组

3.逻辑卷管理（lv）

lvcreate -L <大小> -n <逻辑卷名> <卷组名>	创建逻辑卷
lvs	列出所有逻辑卷的摘要信息
lvdisplay	显示逻辑卷的详细信息
lvextend -L <新大小> <逻辑卷路径>	扩展逻辑卷
lvreduce -L <新大小> <逻辑卷路径>	缩小逻辑卷
lvremove <逻辑卷路径>	删除逻辑卷