Linux磁盘管理与文件系统

Linux磁盘管理与文件系统　太详细了

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Linux：磁盘管理与文件系统

一、磁盘结构

盘片

磁道、扇区

柱面

二、Linux 中使用的文件系统类型

2.1、XFS

2.2、swap

2.3、FAT16、FAT32

2.4、EXT4

2.5、JFS

三、MBR与磁盘分区

3.1、MBR（主引导记录）

3.2、硬盘分区

3.3、磁盘分区的表示

四、分区工具

4.1、fdisk

4.2、blkid和lsblk

4.3、mkfs（格式化）

4.4、mount（挂载）

五、实际的划分磁盘操作

5.1、添加磁盘

5.2、磁盘划分

5.3、mkfs：创建系统文件（格式化）

六、挂载和永久挂载

6.1、mount命令和unmont命令

6.2、临时挂载

6.3、永久挂载

一、磁盘结构

磁盘是计算机主要的存储介质，可以存储大量的二进制数据，并且断电后也能保持数据不丢失。早期计算机使用的磁盘是软磁盘（Floppy Disk，简称软盘），如今常用的磁盘是硬磁盘（Hard disk，简称硬盘）。

盘片
一个磁盘（如一个 1T 的机械硬盘）由多个盘片叠加而成。盘片的表面涂有磁性物质，这些磁性物质用来记录二进制数据。因为正反两面都可涂上磁性物质，故一个盘片可能会有两个盘面。

磁道、扇区
每个盘片被划分为一个个磁道，每个磁道又划分为一个个扇区。其中，最内侧磁道上的扇区面积最小，因此数据密度最大。

柱面
每个盘面对应一个磁头。所有的磁头都是连在同一个磁臂上的，因此所有磁头只能“共进退”。所有盘面中相对位置相同的磁道组成柱面。

二、Linux 中使用的文件系统类型
文件系统的组成

内核中的模块：ext4, xfs, vfat

Linux的虚拟文件系统：VFS

用户空间的管理工具：mkfs.ext4, mkfs.xfs,mkfs.vfat

2.1、XFS
CenOS 7系统中默认使用的文件系统，高性能的日志型文件系统
存放文件和目录数据的分区
数据完整性：根据所记录的日志在很短时间内迅速恢复磁盘文件内容
传输特性：用优化算法，日志记录对整体文件操作影响非常小。查询与分配存储空间非常快。
可扩展性：是一个全64-bit的文件系统，最大可以支持8EB的文件系统
传输带宽：XFS 能以接近裸设备I/O的性能存储数据对单个文件的读写操作吞吐量可达4GB每秒。

2.2、swap
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。

2.3、FAT16、FAT32
且最大只能支持32GB分区，单个文件也只能支持最大4GB。

2.4、EXT4
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=1024*1024T2.5B。

2.5、JFS
主要是为满足服务器的高吞吐量和可靠性需求而设计、开发的。单个文件最大限制16TB，该文件系统最大支持1PB的容量。1PB=1024TB。

三、MBR与磁盘分区
3.1、MBR（主引导记录）
MBR是主引导记录，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447-510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。
主启动记录(MBR)磁盘分区支持最大卷为2.2TB，每个磁盘最多有4个主分区，或3个主分区、1个扩展分区和在扩"展分区里面分多个逻辑分区)。

3.2、硬盘分区
常见的硬盘可以划分为主分区、扩展分区，通常情况下主分区只有4个，而扩展分区可以看成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。

3.3、磁盘分区的表示
Linux内核读取光驱、硬盘等资源时，都是通过“设备文件”的形式进行，因此，将硬盘和分区分别表示为不同的文件。

表示：/dev/hda5

/dev/：硬件设备文件所在的目录
hd：表示IDE设备（sd表示scsi设备）
a：硬盘的顺序号，表示的第几块硬盘，以a、b、c…表示
5：分区的顺序号，表示第一块硬盘接口的第五个分区

四、分区工具
4.1、fdisk
fdisk -l [磁盘设备]

fdisk [磁盘设备]

m 打印出菜单和帮助信息

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

x 扩展应用

l 显示分区类型

4.2、blkid和lsblk
lsblk [参数]

-a 显示所有设备

-b 以bytes方式显示设备大小

-d 不显示 slaves 或 holders

-D print discard capabilities

-e 排除设备

-f 显示文件系统信息

-h 显示帮助信息

-i use ascii characters only

-m 显示权限信息

-l 使用列表格式显示

-n 不显示标题

-o 输出列

-p 使用key="value"格式显示

-r 使用原始格式显示

-t 显示拓扑结构信息

4.3、mkfs（格式化）
mkfs [选项] [参数]

-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

4.4、mount（挂载）
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

五、实际的划分磁盘操作
5.1、添加磁盘

5.2、磁盘划分
fdisk /dev/sdb # 对sdb磁盘进行分区

n ###创建一个新的分区

p ####我们先添加一下主分区

+20G ###这里我们给它20G的容量

w ###保存

分区划分完毕，之后进行扩展分区、逻辑分区划分

n ###创建一个新的分区

e ####我们添加一下拓展分区

l ####我们选择逻辑分区

lsblk 查看分区情况

5.3、mkfs：创建系统文件（格式化）
mkfs 格式划分区

创建文件系统（格式化）常用选项

-t   指定文件系统类型
-b   指定块 block 大小
-L   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
-l   一个inode记录占用的磁盘空间大小，128---4096
-m   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