学习笔记：Linux磁盘管理

学习笔记：Linux磁盘管理

•  引言

Linux磁盘管理是系统管理员需要掌握的核心技能之一。本学习笔记将概述Linux磁盘管理的基本概念、工具和步骤，以及LVM（逻辑卷管理）的基本用法。

Linux磁盘管理是系统管理中不可或缺的一部分。通过本学习笔记的学习，你应该对Linux磁盘管理有了基本的了解，并能够进行简单的磁盘分区、格式化、挂载等操作。同时，你也应该掌握了LVM的基本用法，能够在不丢失数据的情况下动态调整磁盘空间。

•  基础概念

磁盘结构

MBR（主引导记录）

分区表

主分区与逻辑分区

文件系统

ext4、ext3、xfs等常见文件系统

2.1文件系统

何文件系统为文件系统？

文件系统是操作系统用于明确存储设备（常见的是磁盘，也有基于NAND Flash的固态硬盘）或分区上的文件的方法和数据结构；即在存储设备上组织文件的方法。

操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。

文件系统由三部分组成：文件系统的接口，对象操纵和管理的软件集合，对象及属性。从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的系统。具体地说，它负责为用户建立文件，存入、读出、修改、转储文件，控制文件的存取，当用户不再使用时撤销文件等。

1. Linux下文件系统的层次结构

在Linux系统下我们首先执行以下命令并查看输出：

ls -l /

对于Linux软件开发人员肯定已经非常熟悉Linux系统的目录结构。文件系统可以根据它们的结构而变化，但在大多数情况下，它们应该符合文件系统层次标准。执行ls -l /命令查看根目录下列出的目录，你的目录可能与我的目录有些许的不同，但目录应该大致如下所示:

        我们来看一下各个目录都是做什么用的：

/ -根目录，整个文件系统层次结构的根目录，所有内容都位于此目录下。

/bin -存放基本的可执行的程序(二进制文件)，包括最基本的命令，如ls和cp。

/boot -包含内核引导加载程序文件。

/cdrom -光盘安装点

/dev -存放设备文件。

/etc -核心系统配置目录，应该只保存配置文件。

/home -用户的主目录，保存你的文档，文件，设置等。

/lib、/lib32、/lib64、/libx32 -主要目的是存放特定的库，这些库是在/bin和/sbin目录里的工具所需要的库，/lib中的库可以是32位或64位

/lost+found -这个目录一般情况下是空的，当系统非法关机后,如果你丢失了一些文件，在这里能找回来，通常很少用到此目录

/media -用作可移动媒体的连接点，如USB驱动器。

/mnt -临时挂载的文件系统。

/opt -可选应用软件包。

/proc -当前运行进程的信息。

/root -root用户的主目录。

/run -自上次引导以来运行系统的信息。

/sbin -包含基本的系统二进制文件，通常只能由root用户运行。

/srv -系统提供的特定于站点的数据。

/tmp -临时文件的存储

/usr -通常它不包含主文件夹意义上的用户文件。这意味着用户安装的软件和实用程序，但这并不是说你不能在那里添加个人目录。在这个目录中有/usr/bin、/usr/local等子目录。

/var -变量目录，用于系统日志记录、用户跟踪、缓存等。

2. 文件系统类型

文件系统分很多种类，有许多不同的文件系统实现可用。有些比其他的更快，有些支持更大容量的存储，而另一些只能在更小容量的存储上工作。不同的文件系统有不同的组织数据的方式。由于有很多不同的实现，应用程序需要一种方法来处理不同的操作。因此，有一种东西叫做虚拟文件系统抽象层。它是应用程序和不同文件系统类型之间的一层，因此无论拥有什么文件系统，你的应用程序都能够使用它。

你的磁盘上可以有许多文件系统，这取决于它们是如何分区的。

常见桌面文件系统类型

ext4：这是本地Linux文件系统的最新版本。它与旧的ext2和ext3版本兼容。它支持高达10亿字节的磁盘卷和高达16TB甚至更多的文件大小。它是Linux文件系统的标准选择。

Btrfs：“Better or Butter FS”，它是一种新的Linux文件系统，提供快照、增量备份、性能提升等功能。它是广泛可用的，但还不太稳定和兼容。

XFS：高性能日志文件系统，非常适合具有大文件的系统，例如媒体服务器。

NTFS和FAT：Windows文件系统

HFS+：苹果系统的文件系统

2.2  /etc/fstab

当我们想在系统启动时自动挂载文件系统，我们可以将它们添加到文件系统表的缩写文件/etc/fstab中。该文件包含已挂载的文件系统的永久列表。

每一行代表一个文件系统，字段是:

UUID -设备标识

挂载点 -文件系统挂载到的目录

文件系统类型

选项 -其他挂载选项

转储 -由转储实用程序用来决定何时进行备份，默认为0

Pass -用来决定应该检查文件系统的顺序，如果值为0，则不检查

要添加一个条目，只需使用上面的条目语法直接修改/etc/fstab文件。修改这个文件时要小心，如果搞砸了，可能会给带来一些麻烦

其中swap属于交换分区，这个交换分区是什么?交换是我们用来给系统分配虚拟内存的。如果内存不足，系统会使用这个分区将空闲进程的内存“交换”到磁盘，这样就不会陷入内存困境。

使用分区作为交换空间假设我们希望将/dev/sdb 2分区设置为交换空间。

首先确保我们没有任何东西在分区上

执行命令mkswap /dev/sdb2初始化交换区

运行swapon /dev/sdb2将启用交换设备

如果你希望交换分区在启动时保持不变，你需要在/etc/fstab文件中添加一个条目。w是使用的文件系统类型。

删除交换模块:swapoff /dev/sdb2

通常应该分配大约两倍于内存的交换空间。但是现在系统通常已经足够强大并且有足够的内存。

•  LVM（逻辑卷管理）概念

LVM提供了灵活的磁盘管理方式，允许在不丢失数据的情况下动态调整磁盘空间。

物理卷（PV）：将磁盘或分区转换为物理卷