Linux磁盘管理与文件系统

文章目录

Linux磁盘管理与文件系统

一、硬盘结构

1.硬盘的物理结构

盘头：硬盘有多个盘片，每盘片两面
磁头：每面一个磁头（磁头作用是读和写）

在这里插入图片描述

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，是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

在这里插入图片描述

3.硬盘容量及接口

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

2）可以用柱面/磁头/扇区来唯一定位磁盘上每一个区域

3）磁盘接口类型：
IDE、SATA、SCSI、SAS、光纤通道

硬盘的接口种类：

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——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。
光纤通道是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的，它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。其主要特性有：热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。

二、MBR与磁盘分区表示

1.主引导记录（MBR∶Master Boot Record）

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477-510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（可在扩展分区里面分多个逻辑分区）。
Linux中将硬盘、分区等设备均表示为文件/dev/hda5

注：

其中/dev/是硬件设备文件所在的目录
hd表示IDE设备，sd表示SCSI设备
a表示硬盘的顺序号，以字母a、b、c…表示
5表示分区的顺序号，以数字1、2、3…表示

2.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
扩展分区再分为逻辑分区
逻辑分区的序号将始终从5开始

在这里插入图片描述

三、文件系统类型

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.SWAP，交换文件系统

●为 Linux 系统建立交换分区

●一般设置为物理内存的 1.5～2 倍

3.Linux支持的其它文件系统类型

●EXT4、FAT32、NTFS、LVM

四、检测并确认新硬盘

1.查看磁盘分区命令格式

fdisk -l [磁盘设备]

fdisk [磁盘设备]

Device （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）。

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。

在这里插入图片描述

2.管理磁盘分区

fdisk /dev/sdx

交互模式中的常用指令

常用指令	功能/作用
m	获取帮助菜单
n	新建分区
p	查看分区情况
d	删除分区
t	变更分区的类型
w	保存分区操作并退出
q	不保存分区操作并退出

1）首先关闭虚拟机，关闭虚拟机的前提下添加硬盘，不可能用系统盘来做磁盘分区，因为可能会直接导致系统崩溃。

在这里插入图片描述

2）编辑虚拟机设置，选择添加→硬盘→下一步

在这里插入图片描述

3）选择磁盘类型为SCSI(S)

在这里插入图片描述

4）选择创建新虚拟磁盘(V)

在这里插入图片描述

5）此处磁盘大小改为60G，下面红框处和后续指定存储位置无需变动，并点击完成。

在这里插入图片描述

6）添加好硬盘后会看到硬件配置那多了个60G的硬盘，点确定之后开启虚拟机。打开Xshell，连接到虚拟机，然后用命令fdisk -l查看磁盘设备，发现多出来了一个磁盘/dev/sdb。

在这里插入图片描述

7）开始创建分区

n 新建分区

→p （其中p代表主分区，e是扩展分区，l是<小L>逻辑分区）

—→设置分区：1（分区好1-4，默认为1，回车默认为1）

——→设置柱面序列：直接按 Enter 键接受默认值（起始扇区）

———→设置分区大小：+20G （指定大小为 20GB，如按 Enter 键接受默认值表示所有空间）

————→w （保存分区操作并退出）

8）首先用fdisk /dev/sdb进入硬盘管理，输入m可获得提示

在这里插入图片描述

9）输入n，然后回车添加分区（4个空闲可添加的分区），输入p选择添加主分区，后面回车使用默认值，默认分区1，再回车使用默认起始扇区2048。+10G表示给此分区的容量大小为10G

在这里插入图片描述

输入p回车可查看磁盘分区表，如下已添加主分区/dev/sdb1,大小为10G。

在这里插入图片描述

输入l（小写L）查看分区类型及其对应ID号，红框选中的是常用的分区类型。

在这里插入图片描述

10）n新建分区→e分区类型选择扩展分区→分区号和起始扇区直接回车接受默认值→容量大小设为30G

在这里插入图片描述

11）逻辑分区是从扩展分区里划分的，且扩展分区的容量＝各个逻辑分区的容量之和。所以逻辑分区总容量和不可能比扩展分区容量大。下面进行两个逻辑分区的建立，且逻辑分区起始序号为5。

在这里插入图片描述

12）硬盘容量60G-主分区1容量10G-扩展分区容量30G=20G，剩下20G直接做成主分区3和4，然后输入p回车查看分区

在这里插入图片描述

13）确认以上操作无误之后输入w，回车保存分区。但建好分区之后暂时还不能使用，需要先进行格式化及挂载操作。

在这里插入图片描述

五、创建文件系统（格式化）及挂载

mkfs命令

Make Filesystem，创建文件系统（格式化）

命令格式
```
mkfs -t xfs /dev/sdb1

mkfs.xfs /dev/sdb1
```
下面对分区1和3进行格式化；因为分区2是扩展分区，包含分区表，只能用来继续分逻辑分区所以不能格式化；分区4我们后续用来创建交换文件系统。分区5和6是逻辑分区，格式化逻辑分区，就破坏了扩展分区本来的扩展分区表（链式表）。导致操作系统读取扩展分区表的时候，链式表不存在而是成了格式化后的文件系统类型自己的数据，链式表不存在而报错导致操作系统认为分区表错误而报错，分区表错误可是严重错误。

在这里插入图片描述

所以只需要格式化分区1和3，如上图。但是目前这两个分区依然不能用，还需要进行挂载。具体操作如下：

在这里插入图片描述

六、创建交换文件系统swap

mkswap命令
make swap——创建交换文件系统

命令格式

mkswap 分区设备

创建交换文件系统

创建swap之前，目标分区应先通过fdisk 工具将分区类型ID 号设为 82（也就是swap类型）

1.通过fdisk /dev/sdb进入磁盘管理

2.t更改分区类型，回车→4选择要更改类型的分区号，回车→输入类型代码，回车

在这里插入图片描述

3.输入p回车查看分区详情→确认4分区类型已更改好后输入w，回车保存并退出

在这里插入图片描述

4.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。

5.创建交换分区4并启用，用free -m或free -g查看（-m表示用MB展示容量，-g表示用GB展示容量）

在这里插入图片描述

七、挂载和卸载文件系统mount和umount

注：挂载前需要先格式化操作

挂载文件系统、ISO镜像到指定文件夹

命令格式

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：用于指定文件系统类型，通常可以省略，由系统自动识别
-o：挂载参数列表，以英文逗号分隔；如用来描述特殊设备，用loop指定

卸载已挂载的文件系统

注：要卸载的已挂载的设备或者目录没有被在使用中，要先退出挂载目录

命令格式

umount [-lf] 存储设备目录或者挂载点目录

-l 表示解除正在繁忙的文件系统
-f 表示强制

查看磁盘使用情况

1）直接 mount 命令

2）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

卸载已挂载的文件系统，两种卸载方式：

umount /dev/sdb1

umount /opt

例：将/dev/sdb1挂载到/opt目录下以及卸载。

在这里插入图片描述

八、文件系统的自动挂载

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。

vim /etc/fstab
/dev/sdb1 /opt xfs defaults 0 0
/dev/sr0 /mnt iso9660 defaults 0 0

第1字段：设备名或设备卷标名。（分区）
第2字段：文件系统的挂载点目录的位置。（挂载点）
第3字段：文件系统类型，如 xfs、swap 等。（文件系统类型）
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）。（挂载参数）
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。（备份）
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。根分区应设为 1，其他分区设为 2。（磁盘检查顺序）

输入后正确的格式，ESC退出输入模式，然后:wq后重启，写入的两个挂载，会在重启时自动挂载。

在这里插入图片描述

重启后发现/dev/sdb1已自动挂载到/opt目录。

在这里插入图片描述