Linux磁盘管理与文件系统

目录

引言

磁盘结构及分区表示

一、硬盘基础

硬盘的结构

1、物理结构(对于较重要的进行讲述)

2、数据结构(对于较重要的进行讲述)

3、存储容量

4、扩展——主引导记录(MBR)

5、硬盘的接口类型

分区与文件系统

1、分区

2、文件系统

二、管理磁盘及分区

检测并确认新磁盘

规划硬盘中的分区

三、管理文件系统

‌一、文件系统创建命令‌

‌mkfs‌

‌mkswap‌

‌二、挂载与卸载命令‌

‌mount‌

‌umount‌

‌df‌

‌三、自动挂载配置(/etc/fstab)‌

‌四、实用操作示例‌

1. ‌格式化并挂载新磁盘‌

2. ‌创建并启用交换空间‌

3. ‌修复挂载错误‌

四、LVM逻辑卷管理

‌一、LVM 核心概念‌

‌二、LVM 核心命令速查‌

‌1. 物理卷(PV)管理‌

‌2. 卷组(VG)管理‌

‌3. 逻辑卷(LV)管理‌

‌4. 快照管理‌

闲谈


引言

    一日未见,如隔三秋。(偷个懒,休息了一天~)原本打算昨天继续更新,可是实在身体有点累,所以就留在今天吧。大家也要注意自己的身体状况,偶尔也让自己去休息一下... ...

    昨天原本想给大家分享一个好消息,可是现在已经不在了... ...那么就等下次再上榜时,和大家分享吧。但还是很感谢大家的支持,如果没有你们...我或许...(假装哽咽)就要等到下次上榜了。(欸嘿~)

     在此,我也要感谢审核大佬以及推流大佬对我的照顾,让我这种小白也有机会可以挤进相应领域的榜单。(确实是压线进入。[尴尬地笑着挠头])我还会继续尽自己的努力去发出质量不断提升的帖子,不辜负大佬们的照顾以及大家的支持。

    前不久我把帖子(较接近自己的要求)发给自己的朋友,然后询问了他的意见。得到了他“很有趣,但看不懂”的答案后,我陷入了思考——该怎么让那些没有任何基础的人...也可以看懂呢?我开始思考自己的问题:字数臃肿;帖子质量低下。还有哪些呢?所以,如果大家如果有什么更好的建议可以在评论区进行评论,我也会一一去查看并尽量进行调整。今天我也尝试一下优快云的投票系统,来询问一下大家希望我假期进行哪个系列的更新。(绝对不是因为我想去玩一下)

    那么也不多说了,让我们继续昨天的学习?

磁盘结构及分区表示

    兜兜转转,我们又要对于磁盘的结构与分区,以及文件系统进行讲解。在以往的帖子里,我们简单的知道了磁盘的类别及相应的参数。而今天...我们也将对于机械硬盘(HDD)进行更详细的讲解。

一、硬盘基础

    磁盘作为核心存储设备,承载着操作系统、应用程序及用户数据的管理与存储任务。其结构由盘片、磁头、磁道、扇区等组成,并通过不同的接口(如ATA、SATA、SCSI等)实现与主机的连接。所以理解磁盘的基础知识是进行存储管理的前提。(毕竟Linux不同于Windows,需要自行创建挂载点进行挂载)

硬盘的结构

1、物理结构(对于较重要的进行讲述)

  • 磁盘:硬盘中有多个盘片,每盘片 2 面。(盘片越多,容量越大。)
  • 磁头:每面一个磁头,与盘面上的磁场互动,读取或写入数据。(盘片并不带电,由磁头带电后改变磁场)
  • 主轴:作为硬盘旋转的核心,驱动磁头和磁介质的运动。(结构:音圈马达;减速层)
  • 空气过滤器:防止灰尘和其他杂质进入硬盘内部。
  • 永磁铁:保持磁盘稳定,是磁头能够正确读取或写入数据。
2、数据结构(对于较重要的进行讲述)

  • 扇区:磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段,这些弧段便是硬盘的扇区。硬盘的第一个扇区,叫做引导扇区。(又称主引导记录。【MBR】)
  • 磁道:当磁盘旋转时,磁头若保持在一个位置上,则每个磁头都会在磁盘表面划在一个圆形轨迹,这些圆形轨迹就叫做磁道。
  • 柱面:在有多个盘片构成的盘组中,由不同盘面的面,但处于同一半径圆的多个磁道组成的一个圆柱面。
3、存储容量

硬盘存储容量=磁头数*磁道(柱面)数*每道扇区数*每扇区字节数。(可以通过柱面/磁头/扇区来唯一定位磁盘上每一个区域,用 fdisk  - l 查看分区信息。)

4、扩展——主引导记录(MBR)

基本概念

  • 位置‌:硬盘第一个物理扇区(LBA 0,CHS=0/0/1[别问,我也看不懂]),共 ‌512字节‌。
  • 核心作用‌:系统启动的初始入口(BIOS引导) + 存储分区表信息。
  • 历史地位‌:传统BIOS系统的标准,现逐渐被GPT/UEFI替代。

MBR结构分析

组成部分 字节范围 功能说明
引导代码 0-439 BIOS加载后执行的代码,用于启动操作系统(可被引导病毒篡改)。
磁盘签名 440-443 4字节唯一标识符,Windows与Linux功能不同        | PS扩展
保留字段 444-445 2字节空置(部分工具用于临时存储)。
分区表 446-510 4个16字节条目,定义主分区/扩展分区信息(详见下文)。
结束标志 511-512

固定值0x55AA,标记MBR有效性(损坏会导致系统无法启动)。

PS扩展:Windows&Linux磁盘签名的差异

特性 Windows Linux
绑定注册表 动态磁盘依赖签名关联注册表条目(如LDM数据库) 无注册表绑定,仅用于设备标识
冲突处理 重复签名可能导致磁盘脱机(需DiskPart重置) 允许重复签名,但可能引发设备识别混乱
修改工具 diskpart → UNIQUEID DISK ID=... fdiskwipefsdd直接操作

分区表条目详解

每个分区条目(16字节)包含以下字段:

  • 状态标志(1字节)‌:0x80表示活动分区(可引导),0x00为非活动。
  • 起始CHS(3字节)‌:过时的柱面-磁头-扇区地址,仅用于旧系统兼容。
  • 分区类型(1字节)‌:如0x07(NTFS)、0x83(Linux)、0xEE(GPT保护分区)等。
  • 结束CHS&#x
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