【Linux 】磁盘管理详解

原创已于 2025-08-12 23:34:50 修改 · 2k 阅读

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#linux #运维 #服务器 #vim

于 2025-08-11 13:39:02 首次发布

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Linux 磁盘管理是系统运维的核心技能之一，涉及磁盘识别、分区、格式化、挂载、动态调整及监控等环节。以下从核心概念到具体操作，大致梳理 Linux 磁盘管理的关键知识：

一、磁盘基础概念

在 Linux 中，磁盘管理的核心对象包括：

物理磁盘：如机械硬盘（HDD）、固态硬盘（SSD），设备文件通常为/dev/sd[a-z]（SCSI/SATA 接口）或/dev/nvme0n1（NVMe 接口）。
分区：物理磁盘上的逻辑划分，设备文件为/dev/sda1（第 1 个分区）、/dev/nvme0n1p2（NVMe 磁盘第 2 个分区）等。
文件系统：分区需格式化为特定文件系统（如 ext4、xfs）才能存储数据，负责管理文件的组织结构。
挂载点：文件系统与 Linux 目录树的连接点（如/mnt/data），需通过mount命令关联。

二、磁盘与分区查看

1. 查看系统识别的磁盘

lsblk：列出所有块设备（磁盘、分区、光驱等），显示设备名、大小、挂载点等信息：
```
lsblk  # 简化输出
lsblk -f  # 额外显示文件系统类型和UUID
```

fdisk -l：查看磁盘分区表（需 root 权限）：

fdisk -l /dev/sda  # 查看指定磁盘的分区信息

blkid：查看设备的 UUID（唯一标识符，常用于挂载配置）：
```
blkid /dev/sda1  # 输出类似：/dev/sda1: UUID="xxx" TYPE="ext4"
```

三、分区管理

分区是将物理磁盘划分为多个逻辑区域，需先确定分区表类型（MBR 或 GPT）：

MBR：支持最大 2TB 磁盘，最多 4 个主分区（或 3 主 + 1 扩展分区，扩展分区内可分多个逻辑分区）。
GPT：支持超过 2TB 磁盘，最多 128 个分区，更适合现代大磁盘。

1. 创建分区（以`fdisk`和`parted`为例）

fdisk（适用于 MBR，也支持 GPT 但功能有限）：

fdisk /dev/sda  # 进入磁盘分区交互模式
# 交互命令：
# n → 新建分区（选择主分区/扩展分区，指定编号、起始扇区、大小）
# p → 查看当前分区表
# t → 修改分区类型（如swap分区需设为82）
# w → 保存并退出（q为放弃）

parted（适用于 GPT 和大磁盘，支持交互 / 非交互模式）：

parted /dev/sda  # 进入交互模式
(parted) mklabel gpt  # 设置分区表为GPT（首次使用需执行）
(parted) mkpart primary ext4 0% 50%  # 创建主分区，文件系统ext4，占50%空间
(parted) print  # 查看分区表
(parted) quit  # 退出

2. 分区生效

分区后需让系统重新识别分区表（避免重启）：

partprobe /dev/sda  # 通知内核刷新分区表

四、文件系统格式化

分区创建后需格式化（创建文件系统）才能使用，常见文件系统及工具：

ext4：Linux 最常用，支持日志功能，稳定性好（mkfs.ext4）。
xfs：高性能，适合大文件和高 I/O 场景（mkfs.xfs）。
btrfs：支持快照、动态扩容，适合存储服务器（mkfs.btrfs）。
swap：交换分区专用（mkswap）。

格式化命令示例：

mkfs.ext4 /dev/sda1  # 格式化为ext4（-L 可指定卷标：-L data）
mkfs.xfs /dev/sda2   # 格式化为xfs
mkswap /dev/sda3     # 格式化为swap分区

五、挂载与卸载

文件系统需挂载到目录树（挂载点）才能访问，分为临时挂载和永久挂载。

1. 临时挂载（重启失效）

mount /dev/sda1 /mnt/data  # 将sda1挂载到/mnt/data（需先创建目录）
mount -o ro /dev/sda1 /mnt/data  # 只读挂载

2. 永久挂载（通过`/etc/fstab`）

/etc/fstab记录开机自动挂载的配置，格式为：
UUID=xxx(或者磁盘设备路径，如：/dev/sda1) 挂载点文件系统类型挂载选项备份标记自检顺序

步骤：

获取分区 UUID：blkid /dev/sda1 → 如UUID="abc123"。
编辑/etc/fstab，添加一行：
```
UUID=abc123  /mnt/data  ext4  defaults  0  2
也可以是：
/dev/sdb1    /mnt/data  ext4  defaults  0  2
```
- 挂载选项defaults：包含rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async。
- 备份标记（0：不备份；1：备份）；自检顺序（0：不自检；1：优先自检，通常/设为 1）。

验证配置（避免错误导致无法开机）：

mount -a  # 加载fstab中所有未挂载的设备，无报错则正常

3. 卸载文件系统

umount /mnt/data  # 通过挂载点卸载
umount /dev/sda1  # 通过设备名卸载

若提示 “忙”，可通过lsof /mnt/data查看占用进程，结束后再卸载。

六、交换分区（swap）管理

swap 分区用于当物理内存不足时，临时存储内存数据（类似 Windows 虚拟内存）。

1. 创建与启用 swap

# 1. 格式化分区为swap
mkswap /dev/sda3  

# 2. 启用swap（临时）
swapon /dev/sda3  

# 3. 永久启用（添加到/etc/fstab）
echo "UUID=xxx  none  swap  defaults  0  0" >> /etc/fstab

2. 查看 swap 使用情况

free -h  # 查看内存和swap使用
swapon -s  # 查看已启用的swap设备

七、逻辑卷管理（LVM）

LVM（Logical Volume Manager）允许动态调整分区大小，适合需要灵活扩展的场景（如服务器存储）。核心组件：

物理卷（PV）：被 LVM 管理的物理分区（如/dev/sda1）。
卷组（VG）：多个 PV 的集合（类似 “存储池”）。
逻辑卷（LV）：从 VG 中划分的逻辑分区（类似传统分区，可直接格式化挂载）。

LVM 操作流程示例：

创建 PV：

pvcreate /dev/sda1 /dev/sdb1  # 将两个分区初始化为PV
pvs  # 查看PV状态

创建 VG：

vgcreate vg_data /dev/sda1 /dev/sdb1  # 将PV加入卷组vg_data
vgs  # 查看VG状态

创建 LV：

lvcreate -L 100G -n lv_data vg_data  # 从vg_data中划分100G的LV，命名为lv_data
lvs  # 查看LV状态

格式化与挂载 LV：

mkfs.ext4 /dev/vg_data/lv_data  # 格式化LV
mount /dev/vg_data/lv_data /mnt/lvm_data  # 挂载

动态扩容 LV（需 VG 有剩余空间）：

lvextend -L +50G /dev/vg_data/lv_data  # 增加50G
# 若文件系统为ext4，需刷新大小：
resize2fs /dev/vg_data/lv_data  
# 若为xfs，需先挂载，再刷新：
xfs_growfs /mnt/lvm_data

八、磁盘配额（Quota）

限制用户 / 组的磁盘使用量（如限制user1最多使用 10GB），需文件系统支持（ext4、xfs 等）。

配置步骤（以 ext4 为例）：

挂载时启用配额（修改/etc/fstab）：

UUID=xxx  /home  ext4  defaults,usrquota,grpquota  0  2
mount -a  # 重新挂载使配置生效

初始化配额数据库：

quotacheck -cug /home  # -c创建数据库，-u用户，-g组

设置用户配额（限制user1软限制 8GB，硬限制 10GB）：

edquota -u user1  # 编辑用户配额，输入：
# Filesystem   blocks   soft   hard   inodes   soft   hard
# /dev/sda2     0        8388608 10485760 0       0      0
# （blocks单位为KB，1GB=1048576KB）

启用配额：

quotaon /home  # 启用/home目录的配额

查看配额：

quota -u user1  # 查看用户配额使用情况

九、磁盘监控与维护

1. 查看磁盘使用情况

df -h：查看已挂载文件系统的使用率（-h：人类可读单位）。
du -sh /path：查看目录占用空间（-s：汇总，-h：单位）。

2. 磁盘 I/O 性能监控

iostat（需安装sysstat）：查看磁盘读写速率、I/O 等待等：
```
iostat -x 1  # 每1秒输出一次详细I/O统计
```
iotop：实时查看进程的 I/O 占用（类似top）。

3. 文件系统修复

ext4：e2fsck -f /dev/sda1（-f：强制检查，需卸载后执行）。
xfs：xfs_repair /dev/sda1（需卸载，若挂载则用-n模拟检查）。

4. 磁盘健康检查

smartctl（需安装smartmontools）：通过 SMART 技术检查磁盘健康：
```
smartctl -H /dev/sda  # 查看磁盘健康状态（PASSED为正常）
```

总结

Linux 磁盘管理围绕 “识别→分区→格式化→挂载→维护” 流程，核心工具包括fdisk/parted（分区）、mkfs（格式化）、mount/fstab（挂载）、LVM（动态调整）等。实际应用中需根据场景选择分区表（MBR/GPT）、文件系统（ext4/xfs）及管理方式（传统分区 / LVM），并通过监控工具及时排查磁盘问题。

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