Linux磁盘

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一、磁盘结构机分区

硬盘（Hard Disk Driver，简称HDD）是计算机常用的存储设备之一
磁盘空间管理使用步骤

1. 分区：

2. 文件系统：

3. 格式化：

4. 挂载：

   磁盘损坏数据没了，容错，提高性能raid

   逻辑卷空间动态化扩容，空间变大变小

1.磁盘结构

（1）物理结构
盘片：硬盘有多个盘片，每盘片有2面（正反两面）
磁头：每面一个磁头，并不是只有一个磁头，磁头也不会碰到盘面，磁头等于盘片数量

（2）数据结构
扇区：盘片被分为多个扇形区域，每个扇区存放512字节的数据（扇区越多容量越大）
磁道：同一盘片不同半径的同心圆
柱面：不同盘片相同半径构成的圆（柱面和磁道数量相同）

（3）硬盘存储容量
硬盘存储容量＝磁头数（8个2进制）×磁道（柱面）数×每道扇区数（6个二进制）×每扇区字节数
1柱面=512 * 扇区数/磁头数×磁道=51263255=7.84M

可以用柱面/磁头/扇区来唯一定位磁盘上每一个区域

（4）查看分区信息

（5）硬盘接口的类型

• IDE：133MB/s，并行接口，早期家用电脑

• SCSI：640MB/s，并行接口，早期服务器

• SATA：6Gbps，SATA数据端口与电源（长的，数据线短的）端口是分开的，即需要两条线，一条数据线，一条电源线

• SAS：6Gbps，SAS是一整条线，数据端口与电源端口是一体化的，SAS中是包含供电线的，而SATA中不包含供电线。SATA标准其实是SAS标准的一个子集，二者可兼容，SATA硬盘可以插入SAS主板上，反之不行。

• M.2：

• 光纤接口

二、 MBR与磁盘分区

（1）MBR
MBR（Master Boot Record，主引导记录）
MBR位于硬盘第一个物理扇区处 , MBR中包含硬盘的主引导程序和硬盘分区表

MBR总共512字节，前446字节是主引导记录，分区表保存在MBR扇区中的第447-512字节中。

分区表有4个分区记录区，每个分区记录区占16字节。
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

MBR：Master Boot Record，1982年，使用32位表示扇区数，分区不超过2T

因此总的来说，硬盘分区有 3 种，分别是主分区、扩展分区和逻辑分区。对于一个硬盘来说，主分区至少有 1 个，最多有 4 个；扩展分区可以没有，最多只能有 1 个，且主分区+扩展分区总共不能超过 4 个；逻辑分区可以有若干个。

三、 文件系统

常见的硬件设备在/dev目录下

（1）文件系统是操作系统用于明确存储设备或分区上的文件的使用方法和数据结构；即在存储设备上组织使用文件的方法。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件结构称为文件管理系统，简称文件系统从系统角度来看，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，安全控制，日志，压缩，加密等。
总来说就是用来管理（增删改查恢复）文件的程序

（2）xfs文件系统

• 根据所记录的日志在很短的时间内迅速恢复磁盘文件内容
• 用优化算法，日志记录对整体文件操作影响非常小
• 是一个全64-bit的文件系统，最大可以支持8EB的文件系统，1EB=1024PB1PB=1024TB（这里才到TB1TB=1024GB
• 而支持单个文件则达到8EB能以接近裸设备I/O的性能存储
• CenOS 7系统中默认使用的文件系统

（3）swap交换文件系统 （相当于Windows系统下的虚拟内存）
swap交换分区是系统RAM的补充，swap 分区支持虚拟内存。当没有足够的 RAM 保存系统处理的数据时会将数据写入 swap 分区，当系统缺乏 swap 空间时，内核会因 RAM 内存耗尽而终止进程。配置过多 swap 空间会造成存储设备处于分配状态但闲置，造成浪费，过多 swap 空间还会掩盖内存不足。

（4）EXT4（第四代扩展文件系统）
Extended file system 适用于那些分区容量不是太大，更新也不频繁的情况，例如 /boot 分区是 ext 文件系统的最新版。提供了很多新的特性，包括纳秒级时间戳、创建和使用巨型文件(16TB)、最大1EB的文件系统，以及速度的提升1EB=1024PB=1024TB 用于存放目录和数据的分区 典型的日志型文件系统 EXT4（CentOS 6系统的默认文件系统）FAT32、NTFS、LVM逻辑卷

四、分区工具

（1） fdisk

格式：fdisk -l [磁盘设备]

fdisk [磁盘设备]

• m 打印出菜单

• p 打印出当前分区表

• n 新建一个分区

• d 删除一个分区

• t 改变分区的属性，系统ID

• w 保存

• q 不保存退出

先为主机添加一块硬盘

刷新下

（2）blkid
可以查看块设备属性信息

(3)mkfs
创建文件系统（格式化）常用选项
-t {ext2|ext3|ext4|xfs} 指定文件系统类型
-b {1024|2048|4096} 指定块 block 大小
-L ‘LABEL’ 设置卷标
-j 相当于 -t ext3， mkfs.ext3 = mkfs -t ext3 = mke2fs -j = mke2fs -t ext3-i
-i # 为数据空间中每多少个字节创建一个inode；不应该小于block大小
-N # 指定分区中创建多少个inode
-I 一个inode记录占用的磁盘空间大小，128—4096
-m # 默认5%,为管理人员预留空间占总空间的百分比
-O FEATURE[,…] 启用指定特性-O ^FEATURE 关闭指定

[root@192 ~]# mkfs mkfs -t ext4=mkfs.ext4
mkfs mkfs.cramfs mkfs.ext3 mkfs.fat mkfs.msdos mkfs.xfs
mkfs.btrfs mkfs.ext2 mkfs.ext4 mkfs.minix mkfs.vfat

（4）mkswap
wap

特殊的文件系统，缓解内存不足，为了个别应为程序加内存有点浪费

添加交换分区的空间

mkswap + 分区

swapon +分区 开启

swapoff +分区 关闭

五、挂载

（1）mount
mount [ -t 类型 ] 存储设备 挂载点目录
mount -o loop ISO镜像文件 挂载点目录
-t fstype 指定要挂载的设备上的文件系统类型,如:ext4,xfs
-r readonly，只读挂载
-w read and write, 读写挂载,此为默认设置,可省略
-n 不更新/etc/mtab，mount不可见
-a 自动挂载所有支持自动挂载的设备(定义在了/etc/fstab文件中，且挂载选项中有
auto功能)
-L ‘LABEL’ 以卷标指定挂载设备
-U ‘UUID’ 以UUID指定要挂载的设备
-B, --bind 绑定目录到另一个目录上
-o options：(挂载文件系统的选项)，多个选项使用逗号分隔
async 异步模式,内存更改时,写入缓存区buffer,过一段时间再写到磁盘中，效率高，但不安全
sync 同步模式,内存更改时，同时写磁盘，安全，但效率低下
atime/noatime 包含目录和文件
diratime/nodiratime 目录的访问时间戳
auto/noauto 是否支持开机自动挂载，是否支持-a选项
exec/noexec 是否支持将文件系统上运行应用程序
dev/nodev 是否支持在此文件系统上使用设备文件
suid/nosuid 是否支持suid和sgid权限
remount 重新挂载
ro/rw 只读、读写
user/nouser 是否允许普通用户挂载此设备，/etc/fstab使用
acl/noacl 启用此文件系统上的acl功能
loop 使用loop设备
_netdev 当网络可用时才对网络资源进行挂载，如：NFS文件系统
defaults 相当于rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async

（2）永久挂载

需要 将文件写入 /etc/fstab

[root@localhost opt]# vim /etc/fstab
在/etc/fstab 文件中，每一行记录对应一个分区或设备的挂载配置信息，这些信息从左到右包括六个字段（使用空格或制表符分隔），各部分的含义如下所述。
第 1 字段：设备名或设备卷标名。
第 2 字段：文件系统的挂载点目录的位置。
第 3 字段：文件系统类型，如 XFS、Swap 等。
第 4 字段：挂载参数，即mount 命令“-o”选项后可使用的参数。例如，defaults、rw、ro、noexec 分别表示默认参数、可写、只读、禁用执行程序。
第 5 字段：表示文件系统是否需要 dump 备份（dump 是一个备份工具）。一般设为 1时表示需要，设为 0 时将被 dump 忽略
第 6 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。例如，执行以下操作将添加自动挂载分区/dev/sdb1 的配置记录

（3）df