磁盘管理与文件系统

一.磁盘基础

二.MBP与磁盘分区表示

三.检测并确认新硬盘

四.创建文件系统

五.挂载.卸载文件系统

六.总结

一.磁盘结构

1.硬盘的物理结构

盘片：硬盘有多个盘片，每盘片2面

磁头：每面一个磁头

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（扇区越多容量越大），硬盘的最小存储单位

磁道：同意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（柱面和磁道数量相同）

3.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

可以用柱面/磁头/扇区来唯一定位磁盘你上每一个区域

磁盘接口类型 IDE SATA SCSI SAS 光纤通道

4.硬盘接口类：

IDE：133MB/s，并行接口，早期家用电脑

SCSI:640MB/，并行接口，早期服务器

SATA:6Gbps，SATA数据端口与电源端口是分开的，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。

光纤接口

机械与固态

机械硬盘(HDD): Hard Disk Drive，即是传统普通硬盘，主要由:盘片，磁头，盘片转轴及控制电机，磁头控制器，数据转换器，接口，缓存等几个部分组成。机械硬盘中所有的盘片都装在一个旋转轴上，每张盘片之间是平行的，在每个盘片的存储面上有一个磁头，磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小，所有的磁头联在一个磁头控制器上，由磁头控制器负责各个磁头的运动。磁头可沿盘片的半径方向运动，加上盘片每分钟几干转的高速旋转，磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。数据通过磁头由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上，也可以通过相反方式读取。硬盘为精密设备，进入硬盘的空气必须过滤。

固态硬盘(SSD): Solid State Drive，用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元( FLASH芯片、DRAM芯片)组成。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和尺す上也与普通硬盘一致相较于HDD，SSD在防震抗摔、传输速率、功耗、重量、噪音上有明显优势，SSD传输速率性能是HDD的2倍相较于SSD，HDD在价格、容量占有绝对优势硬盘有价，数据无价，目前SSD不能完全取代HHD。

机械硬盘相对于固态硬盘可以恢复数据

为什么分区

优化I/O性能

实现磁盘空间配额限制

提高修复速度

隔离系统和程序

安装多个OS

采用不同文件系统

硬盘分区

常见的硬盘可以划分为主分区、扩展分区和逻辑分区，通常情況下主分区只有四个，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。

二.MBP与磁盘分区表示

主引导记录（MBP:Master Boot Record）

MBP位于硬盘第一个物理扇区处

MBP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，每个分区占16个字节

Linux中将硬盘.分区等设备均表示文件

/dev/hd/a5

/dev（硬件设备文件所在的目录）

/hd（hd表示IDE设备sd表示scsi设备）

a（硬盘的顺序号，以字母a.b.c......表示）

5（分区的顺序号，以数字1.2.3......表示）

磁盘分区结构

硬盘中的主分区数目只有4个

主分区和扩展分区的序号限制在1~4

扩展分区在分为逻辑分区

逻辑分区的序号将始终从5开始

文件系统类型

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

CentOS7系统中默认使用的文件系统

SWAP交换文件系统

为Linux系统建立交换分区。交换分区的作用相当于虚拟内存，能够在一定程度上缓解物理内存不足的问题。一般建议将交换分区的大小设置为物理内存的1.5~2倍。例如，对于拥有512MB物理内存的主机，其交换分区的大小建议设置为1024MB。如果服务器的物理内存足够大（如8GB以上），也可以不设置交换分区。交换分区不用于直接存储用户的文件和目录等数据。

EXT4：第4代扩展文件系统，用于存放文件和目录数据的分区，是Linux系统中默认使用的文件系统（Centos7默认使用xfs）。EXT4是典型的日志型文件系统，其特点是保存有磁盘存取记录的日志数据，便于恢复，在存取性能和稳定性方面更加出色。

Linux支持的其他文件系统类型

FAT16 FAT32 NIFS

EXT4 JFS

三.检测并确认新硬盘

Fdisk命令

查看或管理磁盘分区

fdisk -l [磁盘设备]

或

fdisk [磁盘设备]

fdisk-l查看硬盘的整体情况和分区情况：

Device: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。83表示 Linux中的XFS分区或EXT4分区、8e表示LVM逻辑卷。LVM是 Linux。

操作系统中对磁盘分区进行管理的一种逻辑机制，与之相关的知识将在后面的章节介绍。

System:分区类型。识别到新的硬盆设各后，就可以在该硬中建立新的分区了。在 Linux操作系统中，分区和格式化的过程是相对独立的，关于格式化分区的操作将在后续内容中讲解。

交互模式中的常用指令

m p n d t w q

交互模式中的常用指令

fdisk-指令说明

Command (m for help): m 输入m指令

a toggle a bootable flag 设置可引导标记

b edit bsd disklabel 修改bsd的磁盘标签

c toggle the dos compatibility flag 设置DOS操作系统兼容标记

d delete a partition 删除一个分区

l list known partition types 显示已知的分区类型，其中82为 Linux

swap分区，83为 Linux.分区

m print this menu 显示帮助菜单

n add a new partition 增加一个新的分区

o create a new empty DOS partition table 创建一个新的空白的DOS分区表

p print the partition table 显示磁盘当前的分区表

q quit without saving changes 退出fdisk程序，不保存任何修改

s create a new empty Sun disklabel 创建一个新的空白的Sun磁盘标签

t change a partition's system id 改变一个分区的系统号码

u change display/entry units 改变显示记录单位

v verify the partition table 对磁盘分区表进行验证

w write table to disk and exit 保存修改结果并退出fdisk程序

x extra functionality (experts only) 特殊功能，不建议初学者使用

四.创建文件系统

Mkfs命令

Make filesystem 创建文件系统（格式化）

Mkfs -t 文件系统类型分区设备

示例

[root@localhost~]# ls /sbin/mkfs*

/sbin/mkfs /sbin/mkfs.cramfs /sbin/mkfs.ext3 /sbin/mkfs.minix

/sbin/mkfs.btrfs /sbin/mkfs.ext2 /sbin/mkfs.ext4 /sbin/mkfs.xfs

[root@localhoet~]# mkfs -t xfs /dev/sdb1和mkfs.xfs /dev/sdb1

在vim /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（使用空格或制表符号分隔），各部分的含义如下所述。

/dev/sdb1/ /home/ky17 xfs defaults 0 0

第一字段（/dev/sdb1）：设备名或设备卷标名

第二字段（/home/ky17）：文件心痛的挂载点目录的位置。

第三字段（xfs）：文件系统类型，如XFS.Swap等。

第四字段（defaults）：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。

第五字段（0）：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。

第六字段（0）：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，执行以后操作将添加自动挂载分区/dev/sdb1的配置记录。

SWAP创建系统文件

mkswap /dev/sdb5 创建分区

swapon 是开启swap 注：/dev/sdb2（swap分区）

Swapof 是关闭swap 注：/dev/sdb2（swap分区）

swap on -s 查看每个分区的swap状态信息

free -m 查看总的swap状态信息

lsblk 查看树形目录

blkid /dev/sdb1 查看UUID

五.挂载.卸载文件系统操作

硬盘分区挂载.卸载，光盘设备挂载.卸载，ISO镜像文件挂载示例，卸载文件系统

1.查看磁盘使用情况

df命令 df[选项][文件]

示例

[root@localhost~]# df -hT
文件系统	类型	容量	已用	可用	已用%	挂载点
/dev/mapper/VolGroup-Lv_root	ext4	6.7G	4.1G	2.3G	65%	/
/dev/sda1	ext4	99M	11M	83M	12%	/boot
tmpfs	tmpfs	252M	0	252M	0%	/dev/shm
/dev/sdb1	ext4	19G	173M	18G	1%	/mailbox

df命令扩充

作用df命令用来检查文件系统的磁盘空间占用情况，使用权限是所有用户

df 格式[options]

命令	功能
-s	对每个names参数只给出占用的数据块总数
-a	递归地显示指定目录中各文件及子目录中各文件占用的数据块数。若既不指定-s，也不指定-a，则只显示name中的每一个目录及其中的各子目录所占的磁盘块数。
-k	以1024字节为单位列出磁盘空间使用情况
-x	跳过在不同文件系统上的目录不予统计。
-l	计算所有的文件大小，对硬连接文件则计算多次
-i	显示inode信息而非块使用量
-h	以容易理解的格式印出文件系统大小，例如136KB.24MB.21GB
-p	使用posix输出格式
-T	显示文件系统类型

2.挂载.卸载文件系统

mount命令

挂载文件系统.ISO镜像到指定文件夹

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

umount命令

卸载已挂载的文件系统

umout 存储设备位置

umount挂载点目录

补充：超出2TB的分盘方式

1.gdisk命令交互模式中的指令

2.parted 命令

基础命令

命令	功能
b	将GPT数据备份到一个文件
c	更改分区名称
d	删除一个分区
i	显示分区详细信息
l	列出已知分区类型。此处8200是Linux swap，8300是Linux xfs，8e00是LinuxLVM
n	增加一个新的分区
o	创建一个新的空白的GPT分区表
p	显示当前磁盘的分区表
q	退出gdisk程序，不保存任何修改
r	恢复和转换选项
s	排序分区
t	改变分区的类型
v	验证磁盘分区表
w	将分区表写入裁判并退出（保存并退出）
x	额外功能
？	显示帮助信息

六.总结

管理磁盘和分区，磁盘分区的模式有fdisk .gdisk和parted。其中fdisk适用于2TB以内的磁盘分区，gdisk和parted 适用于2TB以上的磁盘分区。
创建文件系统文件类型包括：xfs swap ext4
文件的挂载.卸载系统：临时挂载mount 卸载umount 永久挂载vim内/etc/fstad