Linux磁盘管理
1 磁盘的基本概念
1.1 什么是磁盘
绝大多数人对硬盘都不陌生，
一块小小的硬盘里，就可以存储海量的照片音乐和电影，尤其是我们喜爱的各类动作片。
但如此小的空间，是如何储存那么多信息的呢？
每个硬盘中心都是一摞高速运转的圆盘，在圆盘上附着的一圈金属颗粒，每个金属颗粒都有自己的磁化程度，用于储存0和1。
当记录数据时，硬盘的磁头开始通电，形成强磁场，数据在磁场的作用下转变成电流，使颗粒磁化，从而将信息记录在圆盘上。
由海量颗粒组成的信息，就是我们存在硬盘里的数据
2 磁盘的基本结构
1.什么是盘片: 硬盘一般有一个或多个盘片，每个盘片可以有两面，即第一个盘片的正面为0面，反面为1面然后依次类推。
2.什么是磁道:每个盘片的盘面在出厂的时候被划分出了多个同心圆环，数据就存储在这样的同心圆环上面，我们将这样的圆环称为磁道(Track)，每个盘面可以划分多个磁道。但肉业不可见。
3.什么是扇区: 在硬盘出厂时会对磁盘进行一次低格，其实就是再每个磁道划分为若干个弧段，每个弧段就是一个扇区 (Sector)。扇区是硬盘上存储的物理单位，现在每个扇区可存储512字节数据已经成了业界的约定。
4.什么是柱面:柱面实际上就是我们抽象出来的一个逻辑概念，简单来说就是处于同一个垂直区域的磁道称为 柱面 ，即各盘面上面相同位置磁道的集合。这样数据如果存储到相同半径磁道上的同一扇区，这样可以实现并行读取，主要是减少磁头寻道时间。
5.什么是磁头: 读取磁盘磁道上面金属块，主要负责读或写入数据。
3 磁盘的预备知识
我们需要简单了解下磁盘的接口类型、磁盘涉及的相关术语、磁盘在Linux下的命名方式。
3.1 磁盘的接口类型
IDE，Scsi（已经被淘汰）
SATA III 与SAS(企业使用较多)
1、M.2接口是为超极本量身定做的新一代接口标准，以取代原来的mSATA接口。拥有更小巧的规格尺寸，还是更高的传输性能，M.2都远胜于mSATA。
2、M.2几个名词需要各位读者知道了解，SATA和PCI-E AHCI和NVMe
3、最后呢，可以扩展了解 M.2固态硬盘使用过程中常见问题
3.2 磁盘的基本术语
尺寸: 2.5英寸 3.5英寸
容量：KB MB GB TB PB EB
转速：7500 15000
IOPS：每秒能够发生IO的次数
3.3 磁盘在系统上的命名方式
PS1：系统中分区由数字编号表示，1~4留给主分区使用和扩展分区，逻辑分区从5开始，为什么分区还有限制？不应该是随意分配？因为MBR分区表只能分配4个主分区？why？
PS2: 前面我们已经提到过MBR分区表只能分配4个主分区，但现在还有一种新型的分区表GPT，GPT支持分配128个主分区。注意MBR与GPT之间不能互转，会导致数据丢失。
4 磁盘基本分区Fdisk
1.添加一块小于2TB的磁盘进行使用，步骤如下:
1.给虚拟机添加一块新的硬盘
2.使用fdisk进行分区
3.使用mkfs进行格式化
4.使用mount进行挂载
PS: 生产分区建议，如无特殊需求直接使用整个磁盘即可，无需分区。
PS: 学习分区建议: 1P+1E(3L) 2P+1E(2L) 3P+1E(1L) (仅适用于练习)
[root@lqz ~]# fdisk -l
[root@lqz ~]# fdisk /dev/sdb
Command (m for help): m #输入m列出常用的命令
Command action
a toggle a bootable flag #切换分区启动标记
b edit bsd disklabel #编辑sdb磁盘标签
c toggle the dos compatibility flag #切换dos兼容模式
d delete a partition #删除分区
l list known partition types #显示分区类型
m print this menu #显示帮助菜单
n add a new partition #新建分区
o create a new empty DOS partition table #创建新的空白分区表
p print the partition table #显示分区表的信息
q quit without saving changes #不保存退出
s create a new empty Sun disklabel #创建新的Sun磁盘标签
t change a partitions system id #修改分区ID,可以通过l查看id
u change display/entry units #修改容量单位,磁柱或扇区
v verify the partition table #检验分区表
w write table to disk and exit #保存退出
x extra functionality (experts only) #拓展功能4.1 fdisk创建主分区
Command (m for help): n
Partition type:
p primary (0 primary, 0 extended, 4 free) #主分区
e extended #扩展分区
Select (default p): p #选择创建主分区
Partition number (1-4, default 1): #默认创建第一个主分区
First sector (2048-2097151, default 2048): #默认扇区回车
Using default value 2048
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-2097151, default 2097151): +50M #分配50MB4.2 fdisk创建扩展分区
Command (m for help): n #新建分区
Partition type:
p primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
e extended
Select (default p): e #创建扩展分区
Partition number (2-4, default 2):
First sector (104448-2097151, default 104448):
Using default value 104448
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (104448-2097151, default 2097151): #空间都给到扩展分区4.3 fdisk创建逻辑分区
Command (m for help): n #新建分区
Partition type:
p primary (1 primary, 1 extended, 2 free)
l logical (numbered from 5)
Select (default p): l #创建逻辑分区
Adding logical partition 5
First sector (106496-2097151, default 106496):
Using default value 106496
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (106496-2097151, default 2097151): +100M #分配100MB空间4.4 fdisk查看分区情况，并保存
Command (m for help): p #查看分区创建
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdb1 2048 104447 51200 83 Linux
/dev/sdb2 104448 2097151 996352 5 Extended
/dev/sdb5 106496 311295 102400 83 Linux
#保存分区
Command (m for help): w
The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.
#检查磁盘是否是MBR分区方式
[root@lqz ~]# fdisk /dev/sdb -l|grep type
Disk label type: dos
#安装parted, 刷新内核立即生效,无需重启
[root@lqz ~]# yum -y install parted
[root@lqz ~]# partprobe /dev/sdb4.5 格式化磁盘
mkfs格式化磁盘，实质创建文件系统，文件系统类似于将房子装修成3室一厅，还是2室一厅。
#选项:
# -b 设定数据区块占用空间大小，目前支持1024、2048、4096 bytes每个块。
# -t 用来指定什么类型的文件系统，可以是ext4, xfs
# -i 设定inode的大小
# -N 设定inode数量，防止Inode数量不够导致磁盘不足
#1.格式化整个磁盘
[root@lqz ~]# mkfs.ext4 /dev/sdb
#2.格式化磁盘的某个分区
[root@lqz ~]# mkfs.xfs /dev/sdb14.6 使用mount挂载并使用
如果需要使用该磁盘的空间，需要准备一个空的目录作为挂载点，与该设备进行关联。
[root@lqz ~]# mkdir /data
[root@lqz ~]# mount /dev/sdb1 /data
5 磁盘的基本分区Gdisk
前面我们已经了解到fdisk分区，但fdisk不支持给高于2TB的磁盘进行分区。如果有单块盘高于2TB，建议使用Gdisk进行分区。
5.1 使用gdisk进行磁盘分区
#1.安装gdisk分区工具
[root@lqz ~]# yum install gdisk -y
#2.创建一个新分区，500MB大小
[root@lqz ~]# gdisk /dev/sdb
Command (? for help): n #创建新分区
Partition number (1-128, default 1):
First sector (34-2097118, default = 2048) or {+-}size{KMGTP}:
Last sector (2048-2097118, default = 2097118) or {+-}size{KMGTP}: +500M #分配500M大小
Command (? for help): p #打印查看
Number Start (sector) End (sector) Size Code Name
1 2048 1026047 500.0 MiB 8300 Linux filesystem
Command (? for help): w #保存分区
Do you want to proceed? (Y/N): y #确认
OK; writing new GUID partition table (GPT) to /dev/sdb.
The operation has completed successfully.
#3.创建完成后，可以尝试检查磁盘是否为gpt格式
[root@lqz-node1 /]# fdisk /dev/sdb -l|grep type
Disk label type: gpt
#4.安装parted, 刷新内核立即生效,无需重启
[root@lqz ~]# yum -y install parted
[root@lqz ~]# partprobe /dev/sdb5.2 使用mkfs进行格式化磁盘。前面已经介绍过，此处不反复介绍。
[root@lqz ~]# mkfs.xfs /dev/sdb
5.3 使用mount命令将某个目录挂载该分区，进行使用。
[root@lqz ~]# mkdir /data_gdisk
[root@lqz ~]# mount /dev/sdb /data_gdisk
6 磁盘挂载方式Mount
前面我们已经提到过，如果需要使用磁盘的空间，需要准备一个空的目录作为挂载点，与该设备进行关联。mount主要是为文件系统指定一个访问入口。
PS: 类似我的商场没有门，那么就无法进入购买商品，此时通过mount命令可以创建一个入口。给超市安装一个门。如图:
6.1 通过mount进行挂载，但重启将会失效。我们称为临时生效
# 选项：-t指定文件系统挂载分区 -a 挂载/etc/fstab中的配置文件 -o 指定挂载参数
# 挂载/dev/sdb1至db1目录
[root@lqz ~]# mkdir /db1
[root@lqz ~]# mount -t xfs /dev/sdb1 /db1/6.2 挂载的磁盘，如果不想使用可以使用umount进行卸载
#选项： -l 强制卸载
#1.卸载目录方式
[root@lqz ~]# umount /db1
#2.卸载设备方式
[root@lqz ~]# umount /dev/sdb1
#3.umount不能卸载的情况
[root@lqz db1]# umount /db1
umount: /db1: device is busy.
(In some cases useful info about processes that use
the device is found by lsof(8) or fuser(1)
#PS: 如上情况解决办法有两种, 1.切换至其他目录 2.使用'-l'选项强制卸载
[root@student db1]# umount -l /db16.3 如果需要实现永久挂载则需要将挂载信息写入/etc/fstab配置文件中实现
#1.使用blkid命令获取各设备的UUID
[root@lqz ~]# blkid |grep "sdb1"
/dev/sdb1: UUID="e271b5b2-b1ba-4b18-bde5-66e394fb02d9" TYPE="xfs"
#2.使用UUID挂载磁盘sdb1分区至于db1， 测试挂载
[root@lqz ~]# mount UUID="e271b5b2-b1ba-4b18-bde5-66e394fb02d9" /db1
#3.写入/etc/fstab中，实现开机自动挂载
[root@lqz ~]# tail -1 /etc/fstab
UUID=e271b5b2-b1ba-4b18-bde5-66e394fb02d9 /db1 xfs defaults 0 0
#4.加载fstab配置文件, 同时检测语法是否有错误
[root@lqz ~]# mount –a/etc/fstab配置文件编写格式
第四列：挂载参数。挂载参数有很多，在这块我们了解即可，不必深究。
第五列：是否进行备份。通常这个参数的值为0或者1
第六列：是否检验扇区：开机的过程中，系统默认会以fsck检验我们系统是否为完整
7 虚拟磁盘介绍SWAP
Swap分区在系统的物理内存不够时，将硬盘空间中的一部分空间释放出来，以供当前运行的程序使用。
PS: 当物理内存不够时会随机kill占用内存的进程，从而产生oom，临时使用swap可以解决。
7.1 创建分区，并格式化为swap分区
[root@lqz ~]# fdisk /dev/sdb #分1个G大小
[root@lqz ~]# mkswap /dev/sdb1 #格式化为swap7.2 查看当前swap分区大小，然后进行扩展和缩小
[root@lqz ~]# free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 1980 1475 80 10 424 242
Swap: 2047 4 2043
#1.扩展swap分区大小
[root@lqz ~]# swapon /dev/sdb2
[root@lqz ~]# free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 1980 1475 80 10 424 242
Swap: 3047 4 2043
[root@lqz ~]# swapon -a #代表激活所有的swap
#2.缩小swap分区大小
[root@lqz ~]# swapoff /dev/sdb1
[root@lqz ~]# free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 1980 1475 80 10 424 242
Swap: 2047 4 2043
[root@lqz ~]# swapoff -a #代表关闭所有的swap7.3 检查当前swap分区有哪些设备
[root@lqz ~]# swapon -s
文件名 类型 大小 已用 权限
/dev/dm-1 partition 2097148 4616 -2
/dev/sdb1 partition 1048572 0 -27.4 如果磁盘没有过多的分区可用，也可以通过文件增加SWAP空间，本质上还是磁盘
[root@lqz ~]# dd if=/dev/zero of=/opt/swap_file bs=1M count=500
[root@lqz ~]# chmod 0600 /opt/swap_file
[root@lqz ~]# mkswap -f /opt/swap_file
[root@lqz ~]# swapon /opt/swap_file
[root@lqz ~]# free -mPS: 如果希望swap开机自动挂载，将swap信息追加至/etc/fstab即可
