第7章 存储管理
1、存储方式
1.1存储连接方式
存储设备按连接方式可分为以下三种类型：
（1） 本地存储
- 直接插在服务器上的硬盘，系统文件存放在本地。
- 介绍主要集中在本地存储。
（2）外部存储
- 移动硬盘等设备，使用USB接口连接。
- 外部存储可采用多种接口，如SCSI线、SATA线、SAS线、FC线。
（3） 网络存储
- 通过以太网络或FC网络连接。
- 针对大规模数据存储，连接到专门的设备或存储集群，用户可通过网络访问和使用数据。
1.2存储工作原理
1.2.1硬盘类型
（1） 固态硬盘（SSD）
- 采用电子存储介质，无机械结构。
- 极高的存储性能，适用于移动办公环境
- 优点：
- 耐用、抗震抗摔。
- 无噪音、低功耗。
- 小巧轻便，可设计多种形状和接口。
- 缺点：
- 价格昂贵，容量相对较小。
（2） 机械硬盘（HDD）
- 包括盘片、读/写磁头、控制电机等机械部件。
- 优势：
- 技术成熟，容量大。
- 相对低廉的价格。
- 劣势：
- 数据查找时间、延迟时间、磁盘寻道时间存在。
- 较大且相对脆弱。
1.2.2工作原理
-
固态硬盘
- 由集成电子存储芯片阵列构成，包括存储单元和控制单元。
- 读/写速度快，无机械运动。
-
机械硬盘
- 盘片占主要区域，读/写磁头、控制电机、磁头控制器、数据转换器等附属。
- 盘面分成扇区，以前为512字节，现在为4096字节。
- 寻道过程移动磁头到数据区域，盘面高速旋转。
-
柱面和扇区
- 多张盘面组成柱面，盘面可含多个扇区。
- 以前分区按柱面，现在按扇区。
1.3 存储比较
-
固态硬盘优势
- 无机械结构，数据存取速度快。
- 耐用、抗震抗摔。
- 无噪音、低功耗。
- 小巧轻便，可设计多种形状和接口。
-
机械硬盘优势
- 技术成熟，容量大。
- 相对低廉的价格。
-
未来趋势
- 随着科技进步，固态硬盘逐渐取代机械硬盘。
1.4硬盘规格
-
尺寸
- 3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸（1英寸=2.54厘米）。
-
插拔方式
- 热插拔和非热插拔，服务器硬盘通常支持热插拔。
-
接口类型
- IDE——SATA（串行ATA）硬盘。
- SCSI——SAS（串行连接SCSI）硬盘。
- 其他——PCIe（高速串行计算机扩展总线标准）、FC（光纤通道）硬盘。
1.4硬盘分区
2、基本分区与逻辑卷
基本分区与逻辑卷是存储管理中的两种不同概念。基本分区相对于逻辑卷来说具有一些劣势，例如无法灵活扩容。但在一些特定场景，如存放引导文件的boot分区，仍然需要使用基本分区。本节将介绍基本分区的创建，包括MBR和GPT两种分区方式。
2.1 添加新硬盘
在虚拟机中为系统添加两块10GiB虚拟硬盘sdb与sdc，并使用lsblk命令查看新添加的两块硬盘。
2.2 MBR分区
MBR分区表创建
使用fdisk命令以MBR（Master Boot Record）分区表形式创建分区。首先查看已有硬盘sda的分区情况：
[root@qfedu ~]# fdisk -l /dev/sda
磁盘 /dev/sda：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x000cf332
设备 Boot Start End Blocks Id System
/dev/sda1 * 2048 2099199 1048576 83 Linux
/dev/sda2 2099200 41943039 19921920 8e Linux LVM
sda硬盘已分完所有存储空间，现在使用fdisk对sdc硬盘进行分区：
[root@qfedu ~]# fdisk /dev/sdc
在fdisk命令交互界面中，输入“n”参数尝试创建新的分区。
Command (m for help): n
选择分区类型，此处选择主分区，按回车键。
Select (default p):
选择分区编号，按回车键。
Partition number (1-4, default 1):
系统提示定义扇区的起始位置，直接按回车键。
First sector (2048-20971519, default 2048):
定义扇区的终止位置，输入“+100M”表示定义为100MiB。
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-20971519, default 20971519): +100M
查看分区信息，输入“p”：
Command (m for help): p
可以看到刚创建的主分区信息，名称为/dev/sdc1。
Disk /dev/sdc: 10.7 GB, 10737418240 bytes, 20971520 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0xb9ba9e95
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdc1 2048 206847 102400 83 Linux
保存并退出，输入“w”：
Command (m for help): w
使用lsblk查看所有分区信息，可以找到硬盘sdc上新创建的主分区/dev/sdc1。
[root@qfedu ~]# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda 8:0 0 20G 0 disk
├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
└─sda2 8:2 0 19G 0 part
├─centos-root 253:0 0 17G 0 lvm /
└─centos-swap 253:1 0 2G 0 lvm [SWAP]
sdb 8:16 0 10G 0 disk
sdc 8:32 0 10G 0 disk
└─sdc1 8:33 0 100M 0 part
sr0 11:0 1 4.2G 0 rom /run/media/root/CentOS 7 x86_64
继续使用fdisk对sdc硬盘进行分区，创建扩展分区和逻辑分区。
[root@qfedu ~]# fdisk /dev/sdc
在fdisk命令交互界面中，输入“n”参数尝试创建新的分区。
Command (m for help): n
``
`
选择分区类型，此处选择扩展分区，按回车键。
```bash
Partition type:
p primary (1 primary, 1 extended, 2 free)
e extended
选择分区编号，按回车键。
Select (default p): e
起始扇区使用系统默认值，直接按回车键。
First sector (206848-20971519, default 206848):
定义扇区的终止位置，选择使用默认值。
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (206848-20971519, default 20971519):
查看分区信息，可以看到刚创建的扩展分区/dev/sdc2。
Command (m for help): p
Disk /dev/sdc: 10.7 GB, 10737418240 bytes, 20971520 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0xb9ba9e95
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdc1 2048 206847 102400 83 Linux
/dev/sdc2 206848 20971519 10382336 5 Extended
继续创建逻辑分区，输入“n”：
Command (m for help): n
选择分区类型，此处选择逻辑分区，按回车键。
Partition type:
p primary (1 primary, 1 extended, 2 free)
l logical (numbered from 5)
Select (default p): l
选择分区编号，按回车键。
Adding logical partition 5
First sector (208896-20971519, default 208896):
定义扇区的终止位置，选择使用默认值。
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (208896-20971519, default 20971519): +5G
查看分区信息，可以看到刚创建的逻辑分区/dev/sdc5。
Command (m for help): p
Disk /dev/sdc: 10.7 GB, 10737418240 bytes, 20971520 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0xb9ba9e95
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdc1 2048 206847 102400 83 Linux
/dev/sdc2 206848 20971519 10382336 5 Extended
/dev/sdc5 208896 10694655 5242880 83 Linux
保存并退出，输入“w”：
Command (m for help): w
使用lsblk查看所有分区信息，可以找到硬盘sdc上新创建的3个分区：主分区sdc1、扩展分区sdc2、逻辑分区sdc5。
[root@qfedu ~]# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
Sda 8:0 0 20G 0 disk
├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
└─sda2 8:2 0 19G 0 part
├─centos-root 253:0 0 17G 0 lvm /
└─centos-swap 253:1 0 2G 0 lvm [SWAP]
sdb 8:16 0 10G 0 disk
sdc 8:32 0 10G 0 disk
├─sdc1 8:33 0 100M 0 part
├─sdc2 8:34 0 1K 0 part
└─sdc5 8:37 0 5G 0 part
sr0 11:0 1 4.2G 0 rom /run/media/root/CentOS 7 x86_64
使用ll命令查看新分区的设备文件：
[root@qfedu ~]# ll /dev/sdc*
brw-rw----. 1 root disk 8, 32 4月 27 18:27 /dev/sdc
brw-rw----. 1 root disk 8, 33 4月 27 18:27 /dev/sdc1
brw-rw----. 1 root disk 8, 34 4月 27 18:27 /dev/sdc2
brw-rw----. 1 root disk 8, 37 4月 27 18:27 /dev/sdc5
在虚拟机或云主机上，分区后不需要重启系统，内核会自动识别设备的新分区并为它创建设备文件。在真实的物理硬盘上，如果设备文件未显示，可以使用partprobe命令强制内核读取分区表，为新设备创建设备文件。
2.3 创建GPT分区
使用 gdisk 对硬盘 /dev/sdb 进行分区
(1) 打开 gdisk 工具：
[root@qfedu ~]# gdisk /dev/sdb
(2) 创建新的 GPT 分区表：
GPT fdisk (gdisk) version 0.8.6
Partition table scan:
MBR: not present
BSD: not present
APM: not present
GPT: not present
Creating new GPT entries.
(3) 输入 n 进行分区：
Command (? for help): n
(4) 选择分区编号，默认为 1，按回车键：
Partition number (1-128, default 1):
(5) 定义起始扇区和终止扇区（使用默认值），设置分区大小为 +100M：
First sector (34-20971486, default = 2048):
Last sector (2048-20971486, default = 20971486): +100M
(6) 修改分区类型，默认为 Linux filesystem，直接回车：
Current type is 'Linux filesystem'
Hex code or GUID (L to show codes, Enter = 8300):
(7) 查看分区信息：
Command (? for help): p
Disk /dev/sdb: 20971520 sectors, 10.0 GiB
Logical sector size: 512 bytes
Disk identifier (GUID): A6D674D2-BE7F-4BD8-B69C-2AA2B5E349DE
Partition table holds up to 128 entries
First usable sector is 34, last usable sector is 20971486
Partitions will be aligned on 2048-sector boundaries
Total free space is 10280893 sectors (4.9 GiB)
Number Start (sector) End (sector) Size Code Name
1 2048 206847 100.0 MiB 8300 Linux filesystem
(8) 继续创建第二个分区：
Command (? for help): n
选择分区编号，默认为 2，按回车键：
Partition number (2-128, default 2):
定义起始扇区和终止扇区（使用默认值），设置分区大小为 +5G：
First sector (34-20971486, default = 206848):
Last sector (206848-20971486, default = 20971486): +5G
修改分区类型（直接回车）：
Current type is 'Linux filesystem'
Hex code or GUID (L to show codes, Enter = 8300):
查看分区信息：
Command (? for help): p
Disk /dev/sdb: 20971520 sectors, 10.0 GiB
Logical sector size: 512 bytes
Disk identifier (GUID): A6D674D2-BE7F-4BD8-B69C-2AA2B5E349DE
Partition table holds up to 128 entries
First usable sector is 34, last usable sector is 20971486
Partitions will be aligned on 2048-sector boundaries
Total free space is 10280893 sectors (4.9 GiB)
Number Start (sector) End (sector) Size Code Name
1 2048 206847 100.0 MiB 8300 Linux filesystem
2 206848 10692607 5.0 GiB 8300 Linux filesystem
(9) 保存并退出：
Command (? for help): w
输入 y 确认写入 GPT 数据。
查看新分区
使用 partprobe 更新分区表：
[root@qfedu ~]# partprobe /dev/sdb
使用 lsblk 查看所有分区信息：
[root@qfedu ~]# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda 8:0 0 20G 0 disk
├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
└─sda2 8:2 0 19G 0 part
├─centos-root 253:0 0 17G 0 lvm /
└─centos-swap 253:1 0 2G 0 lvm [SWAP]
sdb 8:16 0 10G 0 disk
├─sdb1 8:17 0 100M 0 part
└─sdb2 8:18 0 5G 0 part
sdc 8:32 0 10G 0 disk
├─sdc1 8:33 0 100M 0 part
├─sdc2 8:34 0 1K 0 part
└─sdc5 8:37 0 5G 0 part
sr0 11:0 1 4.2G 0 rom /run/media/root/CentOS 7 x86_64
使用 ll 查看新分区的设备文件：
[root@qfedu ~]# ll /dev/sdb*
brw-rw----. 1 root disk 8,
16 4月 27 10:29 /dev/sdb
brw-rw----. 1 root disk 8, 17 4月 27 10:29 /dev/sdb1
brw-rw----. 1 root disk 8, 18 4月 27 10:29 /dev/sdb2
2.4 创建文件系统
（1） 使用 EXT4 格式化分区 /dev/sdb1
[root@qfedu ~]# mkfs.ext4 /dev/sdb1
（2） 使用 EXT4 格式化分区 /dev/sdb2
[root@qfedu ~]# mkfs.ext4 /dev/sdb2
（3） 使用 XFS 格式化分区 /dev/sdc1
[root@qfedu ~]# mkfs.xfs /dev/sdc1
（4） 使用 XFS 格式化分区 /dev/sdc5
[root@qfedu ~]# mkfs.xfs /dev/sdc5
2.5 挂载分区
（1）临时挂载分区
[root@qfedu ~]# mkdir /data01
[root@qfedu ~]# mkdir /data02
[root@qfedu ~]# mount /dev/sdb1 /data01
[root@qfedu ~]# mount /dev/sdb2 /data02
（2）查看挂载信息
[root@qfedu ~]# df -h
（3）创建空目录并查看空间占用
[root@qfedu ~]# mkdir /data01/dir01
[root@qfedu ~]# mkdir /data02/dir02
[root@qfedu ~]# ll /data01
[root@qfedu ~]# ll /data02
（4） 使挂载持久化
编辑 /etc/fstab 文件，将以下内容添加到文件末尾：
UUID=c69dd0e1-d6d3-41a0-ab3e-6e73f3c9682d /data01 ext4 defaults 0 0
UUID=756ea871-0d1b-47e9-9259-af158b1f681e /data02 ext4 defaults 0 0
UUID=57cae45c-ad33-42dc-87fb-7787ca5efc58 /data03 xfs defaults 0 0
UUID=1a7a02f3-7fde-4939-9281-aa333ba27aa1 /data04 xfs ro 0 0
使用 mount -a 使配置生效：
[root@qfedu ~]# mount -a
（5） 查看挂载信息
[root@qfedu ~]# df -Th
（6） 存储数据测试
尝试复制 /etc/hosts 文件到新挂载的目录：
[root@qfedu ~]# cp -rf /etc/hosts /data03
[root@qfedu ~]# cp -rf /etc/hosts /data04
（7）检查挂载权限：
[root@qfedu ~]# mount
