一、磁盘管理
1. 磁盘的概念
1.1 磁盘概述
磁盘是一种用于存储数据的硬件设备，属于计算机存储设备的一种，包括软盘、硬盘、光盘等。常见的包括磁性的硬盘（HDD）和非磁性的固态硬盘（SSD），可以安装在计算机的内部，也可以外接计算机。通常来说，硬盘是指传统的普通硬盘，也就是机械硬盘。
1.2 硬盘结构
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硬盘的物理结构：
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盘片：硬盘有多个盘片，盘片的里面都可以读写数据。
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磁头：用于读写数据，每个盘面都有一个对应的磁头。
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永磁铁：保证磁头有着稳定磁性。
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空气滤纸：过滤空气中的灰尘等，以免损坏盘片从而导致数据丢失。
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主轴：让盘片旋转，以便于快速读取数据。
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硬盘的数据结构：
- 扇区：硬盘的最小存储单位，盘片被分为多个扇形区域，每个扇区存放512字节的数据。
- 磁道：磁道是硬盘盘片上的一个圆形轨迹，所有在同一半径上的扇区组成一个磁道。由于盘片的外圈比内圈长，因此外圈的磁道比内圈的磁道能存储更多的数据。
- 柱面：指所有盘片上具有相同半径的磁道的集合。在物理上，一个柱面由所有盘片上位于相同位置的磁道组成。
2. 硬盘的分区和使用
在Linux系统中，硬盘的分区和使用有两种方法：MBR（主引导记录）和GPT（全局唯一标识分区表）。磁盘空间在2T以下，使用MBR分区；磁盘空间在2T以上，使用GPT分区。
2.1 MBR分区
在MBR分区当中，分区主要分为3种类型：主分区、扩展分区、逻辑分区。
- 主分区：主分区是硬盘上可以直接使用的分区，最多可以有4个分区。
- 扩展分区：扩展分区是一种特殊的分区，它自身不存储数据，而是用来包含一个或多个逻辑分区。如果需要创建超过4个分区，将其中一个主分区设置为扩展分区，然后在扩展分区内创建更多的逻辑分区。
- 逻辑分区：逻辑分区是存在于扩展分区内的一个或多个分区。在操作系统中表现为独立的分区，但实际上是扩展分区的一部分。
在MBR分区中，主分区和逻辑分区的分区号被分为1~4号，逻辑分区的分区号默认从5开始。
2.2 GPT分区
GPT分区是一种新型分区方法，与MBR分区不同，不再受限于扇区的大小。使用全局唯一标识的GUID来标识分区，可以支持更大空间的硬盘，可以分出的分区数也更多，最多可以有128个分区，并且不再区分分区的类型。
2.3 分区的原因和缺点
- 原因
- 不分区就无法使用硬盘。
- 优化硬盘的I/O性能，也就是硬盘的读写性能。
- 提高修复速度。
- 不同分区可以设置为不同的文件系统。
- 缺点
- 分区一旦建立，不能修改，只能够格式化重新设置。
- 没有高可用功能，没有备份，不能够扩容。
2.4 硬盘和分区的表示方法
在Linux系统中，万物皆文件，所以硬盘和分区在Linux当中都是以文件的形式存在。下面是Linux系统中的硬盘和分区表示形式：
/dev/sda
/dev/sda1
- /dev：Linux系统中，硬件设备所在目录
- sda：
- sd：设备的类型，sd表明是SCSI设备。
- a：硬盘号，表示第几块硬盘，以a、b、c……来表示。
- sda1：
- sd：设备的类型，sd表明是SCSI设备。
- a：硬盘号，表示第几块硬盘，以a、b、c……来表示。
- 1：分区号，表示是第几个分区。
2.5 分区常用命令
与分区方法对应，在Linux系统中，也有两种分区相关命令。对应MBR分区的命令是fdisk，对应GPT分区的是gdisk命令。
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fdisk命令 – 管理磁盘分区
fdisk的意思是固定磁盘（fixed disk）或格式化磁盘（format disk），功能是管理磁盘的分区信息，可以用来对磁盘进行MBR分区操作。
fdisk [选项] [设备名]常见的选项：
选项 功能 -l 非交互式查看 -
不使用-l选项，那么则是交互式管理磁盘的管理和分区。
交互模式的常用命令：
- m：显示帮助菜单
- p：显示当前分区表
- n：新建分区
- d：删除分区
- l：查看分区类型
- t：修改分区类型
- w：保存
- q：退出
-
-
gdisk命令 – 交互式管理GPT分区设备
gdisk命令来自英文词组“GPT fdisk”的缩写，其功能是用于交互式管理GPT分区设备。
gdisk [选项] 设备名常见的选项：
选项 功能 -l 查看分区信息 交互模式的常用命令：
- m：显示帮助菜单
- p：显示当前分区表
- n：新建分区
- d：删除分区
- l：查看分区类型
- t：修改分区类型
- w：保存
- q：退出
-
mkfs命令 – 对设备进行格式化文件系统操作
mkfs命令来自英文词组make file system的缩写，功能是对设备进行格式化文件系统操作。
mkfs 系统 设备名-
mkfs命令还把常用的文件系统用后缀的方式保存为多个命令：mkfs.文件系统，使用方法和mkfs类似。
mkfs.文件系统 设备名
-
-
mount命令 – 将设备挂载到目录
mount命令的功能是将硬盘或分区等挂载到目录。
mount 设备 挂载目录常见的选项：
选项 功能 -a 挂载fstab文件中配置的所有文件系统 -
umount命令 – 取消挂载
umount命令的功能是取消设备的挂载。
umount [选项] 设备名或挂载目录常见的选项：
选项 功能 -f 强制卸载 -l 断开文件系统 -
lsblk命令 – 查看系统的磁盘使用情况
lsblk命令来自英文词组list block devices的缩写，功能是查看系统的磁盘使用情况。包括硬盘、分区和USB设备等。它会显示设备名称、挂载点、分区大小等信息。
lsblk -
blkid命令 – 显示块设备信息
blkid命令来自英文词组“block ID”的缩写，功能是用于显示块设备信息，也就是硬盘或光盘设备的UUID等相关信息。
blkid 设备名
2.6 硬盘分区主要流程
- 进行分区设置。
- 格式化文件系统。
- 挂载分区。
二、文件系统
1. 文件系统概述
文件系统是用于存储设备的数据的一种系统，允许用户对文件进行访问、管理和修改。下面是文件系统的主要功能：
- 数据的储存和组织：在存储设备上保存数据；通过目录和文件名来组织数据文件，使得用户可以方便地找到和访问文件。
- 数据的保护：提供权限机制，对数据进行控制和保护。
- 数据的访问：提供了硬盘的访问接口，通过接口可以访问硬盘存储的数据。
- 数据的管理：提供给用户能够读取、写入、修改和删除文件的功能。
2. 常见的文件系统
- EXT4：Ubuntu默认的文件系统，是Linux系统原生的文件系统，拥有稳定性和高性能的特点。
- XFS：CentOS 7默认的文件系统，适用于大型文件和高性能需求的场景。
- NTFS：Windows的文件系统。
- ISO 9660：光盘的文件系统。只能读。
- NFS：网络文件系统。可以实现多个主机之间的文件资源共享。
三、Linux新增硬盘
新增两块硬盘，一块60GB、一块8TB。
1. MBR分区
-
查看系统的磁盘名称，MBR分区适用于2TB以内的硬盘。
lsblk NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS …… sdb 8:16 0 60G 0 disk sdc 8:32 0 8T 0 disk …… -
使用fdisk命令将硬盘sdb进行分区。
注意：交互式界面中，显示默认的都可以直接按回车。
要求：创建一个主分区、一个扩展分区，并在一个扩展分区上创建一个逻辑分区。
fdisk /dev/sdb # 创建主分区，分配30G 命令(输入 m 获取帮助)： n 分区类型 p 主分区 (0 primary, 0 extended, 4 free) e 扩展分区 (逻辑分区容器) 选择 (默认 p)： p 分区号 (1-4, 默认 1): 1 第一个扇区 (2048-125829119, 默认 2048): Last sector, +/-sectors or +/-size{K,M,G,T,P} (2048-125829119, 默认 125829119): +30G 创建了一个新分区 1，类型为“Linux”，大小为 30 GiB。 # 创建扩展分区，分配29G # 总硬盘空间为60G，主分区分配了30G，但这不能够配置剩下的30G # 因为还需要空间存储分区的相关信息数据 命令(输入 m 获取帮助)： n 分区类型 p 主分区 (1 primary, 0 extended, 3 free) e 扩展分区 (逻辑分区容器) 选择 (默认 p)： e 分区号 (2-4, 默认 2): 第一个扇区 (62916608-125829119, 默认 62916608): Last sector, +/-sectors or +/-size{K,M,G,T,P} (62916608-125829119, 默认 125829119): +29G 创建了一个新分区 2，类型为“Extended”，大小为 29 GiB。 # 创建逻辑分区，在创建完扩展分区后才有逻辑分区的选项 命令(输入 m 获取帮助)： n 分区类型 p 主分区 (1 primary, 1 extended, 2 free) l 逻辑分区 (从 5 开始编号) 选择 (默认 p)： l 添加逻辑分区 5 第一个扇区 (62918656-123734015, 默认 62918656): Last sector, +/-sectors or +/-size{K,M,G,T,P} (62918656-123734015, 默认 123734015): +15G 创建了一个新分区 5，类型为“Linux”，大小为 5 GiB。 命令(输入 m 获取帮助)： w 分区表已调整。 将调用 ioctl() 来重新读分区表。 正在同步磁盘。 -
格式化分区的文件系统。
mkfs.ext4 /dev/sdb1 mkfs.ext4 /dev/sdb5 -
挂载分区。
使用mount命令临时挂载分区。
# 创建挂载目录 mkdir /mnt/sdb1 mkdir /mnt/sdb5 # 挂载分区到对应目录 mount /dev/sdb1 /mnt/sdb1 mount /dev/sdb5 /mnt/sdb5挂载完成后，使用df命令，查看挂载是否成功。
df -h 文件系统 大小 已用 可用 已用% 挂载点 …… /dev/sdb1 30G 24K 28G 1% /mnt/sdb1 /dev/sdb5 15G 24K 14G 1% /mnt/sdb5要想实现自动挂载，就需要配置/etc/fastab文件，文件的配置格式如下：
设备UID或设备路径 设备挂载点 文件系统类型 defaults 0 0- 设备UID或设备路径：设备的UID可以通过blkid命令查看，设备路径即/dev/sdb1。
- 设备挂载点：设备所挂载的目录。
- 文件系统类型：创建分区时，所指定的文件系统类型。
- defaults：权限设置，默认给所有权限。
- 0：是否备份文件，0表示不备份。
- 0：是否检查系统，0表示不检查。
具体的配置内容如下：
/dev/sdb1 /mnt/sdb1 ext4 defaults 0 0 /dev/sdb5 /mnt/sdb5 ext4 defaults 0 0保存文件后，使用mount -a命令即可手动刷新挂载fstab文件中所设置的文件系统，不需要重新启动系统。
2. GPT分区
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查看系统的磁盘名称，GPT分区可适用于2TB以上的大容量硬盘。
lsblk NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS …… sdb 8:16 0 60G 0 disk sdc 8:32 0 8T 0 disk …… -
使用gdisk命令将硬盘sdc进行分区。
注意：交互式界面中，显示默认的都可以直接按回车。
gdisk /dev/sdc GPT fdisk (gdisk) version 1.0.8 Partition table scan: MBR: not present BSD: not present APM: not present GPT: not present Creating new GPT entries in memory. # 创建分区1 Command (? for help): n Partition number (1-128, default 1): First sector (34-17179869150, default = 2048) or {+-}size{KMGTP}: # 起始扇区，可回车默认 Last sector (2048-17179869150, default = 17179869150) or {+-}size{KMGTP}: +4T # 设置分区大小 Current type is 8300 (Linux filesystem) Hex code or GUID (L to show codes, Enter = 8300): # 分区类型，可回车默认，8300代表Linux文件系统分区类型 Changed type of partition to 'Linux filesystem' Command (? for help): w # 保存配置 Final checks complete. About to write GPT data. THIS WILL OVERWRITE EXISTING PARTITIONS!! Do you want to proceed? (Y/N): y OK; writing new GUID partition table (GPT) to /dev/sdc. The operation has completed successfully. -
格式化分区的文件系统。
mkfs.ext4 /dev/sdc1 -
挂载分区。
使用mount命令临时挂载分区。
# 创建挂载目录 mkdir /mnt/sdc1 # 挂载分区到对应目录 mount /dev/sdc1 /mnt/sdc1挂载完成后，使用df命令，查看挂载是否成功。
df -h 文件系统 大小 已用 可用 已用% 挂载点 …… /dev/sdc1 4.0T 28K 3.8T 1% /mnt/sdc1配置/etc/fastab文件实现自动挂载，具体的配置内容如下：
/dev/sdc1 /mnt/sdc1 ext4 defaults 0 0保存文件后，使用mount -a命令。
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