Linux的磁盘管理和文件系统

一、磁盘结构

1.1、硬盘的物理结构

盘头：硬盘有多个盘片，每盘片2面

磁头：每面一个磁头

1.2、硬盘的数据结构

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，硬盘的最小存储单位

磁道：同一盘片不同半径的同心圆，是由磁头在盘片表面划出的圆形轨迹

柱面：不同盘片相同半径构成的圆柱面，由同一半径圆的多个磁道组成

硬盘存储容量=磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数（512字节）

可以用柱面/磁头/扇区来唯一定位磁盘上每一个区域

磁盘接口类型：IDE、SATA、SCSI（常用）、SAS、光纤通道

IDE：并口数据线连接主板与硬盘，抗干扰性太差，且排线占用空间较大，不利电脑内部散热， 已逐渐被SATA 所取代

SATA：抗干扰性强， 支持热插拔等功能，速度快，纠错能力强

SCSI（目前常用）：小型机系统接口，SCSI硬盘广为工作站级个人电脑以及服务器所使用，资料传输时cPU占用率较低，转速快，支持热插拔等

SAS：是新一代的SCSI技术，和SATA硬盘相同，都是采取序列式技术以获得更高的传输速度，可达到 6Gb/s

1.3、MBR与磁盘分区表示

主引导记录（MBR：Mster Boot Record）

• 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
• 分区表有4个分区记录区，每个分区记录区占16个字节（主引导程序占446字节）
• linux中将硬盘、分区等设备均表示为文件
• 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

/dev/sdb1分析

dev：硬件设备文件所在目录

sd：表示SCSI设备（hd表示IDE设备）

b：代表硬盘的顺序号，以字母a,b,c顺序表示

1：代表分区的顺序号，以数字1、2、3顺序表示

补充知识：全局唯一标识分区表（GUID Partition Table，缩写：GPT）

GPT是一个实体硬盘的分区结构。它是可扩展固件接口标准的一部分，用来替代BIOS中的主引导记录分区表。 传统的主启动记录（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。
与MBR分区方法相比，GPT具有更多的优点，因为它允许每个磁盘有多达128个分区，支持高达18EB(千兆兆字节)的卷大小，允许将主磁盘分区表和备份磁盘分区表用于冗余，还支持唯一的磁盘和分区 ID (GUID)。

1.4、磁盘分区结构

硬盘中的主分区数目只有四个

主分区和扩展分区的序号限制在1~4

扩展分区再分为逻辑分区

逻辑分区的序号将始终从5开始

二、文件系统类型

2.1、XFS文件系统

存放文件和目录数据的分区

高性能的日志型文件系统，特别擅长于处理大文件，可支持上百万TB的存储空间。

CentOS 7系统中默认使用的文件系统

2.2、SWAP交换文件系统

为Linux系统建立交换分区（可以理解为虚拟内存）

一般设置为物理内存的1.5~2倍

Linux支持的其他文件系统类型：EXT4（centOS6）、FAT32、NTFS、LVM

2.3、检测并确认新硬盘

fdisk命令

查看所有磁盘信息 fdisk  -l  【磁盘设备】

字段解析

设备：分区的设备文件名称

Boot：是否是引导分区。若是，则有"*"标识

Start：该分区在硬盘中的起始位置 （柱面数）

End：该分区在硬盘中的结束位置（柱面数）

Blocks：分区的大小，以 Blocks（块）为单位，默认的块大小为 1024 字节

Id：分区对应的系统 ID 号。例如，83表示Linux中的XFS分区或EXT4分区、8e表示LVM逻辑卷

System：分区类型

管理磁盘分区   fdisk  【磁盘设备】

创建分区步骤

变更硬盘（特别是正在使用的硬盘）的分区设置以后，建议最好将系统重启一次，或者执行"partprobe"命令使操作系统检测新的分区表情况。 以防格式化分区时损坏硬盘中已有的数据。

2.4、创建xfs文件系统

Make  Filesystem，创建文件系统（相当于进行格式化）

利用mkfs命令：mkfs  -t  文件系统类型   分区设备

或者mkfs.文件系统类型   分区设备

2.5、创建swap文件系统

make swap，创建交换文件系统

利用mkswap命令

mkswap   分区设备  创建文件类型

swapon    分区设备  启动swap

swapoff    分区设备    关闭swap

三、挂载、卸载文件系统

3.1、挂载文件系统mount

挂载文件系统

mount 【-t类型】 存储设备  挂载点目录

-t：用于指定文件系统类型，通常可以省略，由系统自动识别

挂载ISO镜像到指定文件夹

mount  -o  loop  ISO镜像文件  挂载点目录

-o：挂载参数列表，以英文逗号分割；或用来描述特殊设备，用loop指定

注：此时的挂载仅为临时挂载，重启系统将不在挂载

3.2、卸载已挂载的文件系统umount

卸载前提：挂载的设备或者目录没有被在使用中，要先退出挂载目录

umount  【-lf】  存储设备或挂载点目录

-l：表示解除正在繁忙的文件系统

-f：表示强制

注：用xshell远程操控，卸载命令可能会遇到正在繁忙的错误

3.3、查看磁盘使用情况

直接输入mount命令

 df 【选项】

-h：显示分区的容量单位

-T：显示文件系统的类型

-i：显示分区的inode号码数量

3.3、设置文件系统的自动挂载

/etc/fstab配置文件中包含需要开启后自动挂载的文件系统记录

设置文件系统的自动挂载，Linux 操作系统在每次开机时，会自动读取/etc/fstab文件的内容，自动挂载所指定的文件系统。

操作命令：vim /etc/fstab进行配置

字段解析

第1字段∶设备名或设备卷标名（UUID，可用命令blkid查看）

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（默认参数）、rw（可读写）、ro（只读）、noexec（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。根分区可设为1，其他分区设为2