Linux磁盘管理：分区、格式化、挂载

1、磁盘的物理结构：
2、为什么进行分区：
3、磁盘的种类：
4、磁盘分区：
5、磁盘分区操作：
6、磁盘格式化：
7、挂载磁盘：
8、挂载类型：
9、UUID：

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磁盘的物理结构：

磁头:

磁头是硬盘中最昂贵的部件，也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。传统的磁头是读写合一的电磁感应式磁头，但是，硬盘的读、写却是两种截然不同的操作，为此，这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读/写两种特性，从而造成了硬盘设计上的局限。而MR磁头（Magnetoresistiveheads），即磁阻磁头，采用的是分离式的磁头结构：写入磁头仍采用传统的磁感应磁头（MR磁头不能进行写操作），读取磁头则采用新型的MR磁头，即所谓的感应写、磁阻读。这样，在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化，以得到最好的读/写性能。另外，MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度，因而对信号变化相当敏感，读取数据的准确性也相应提高。而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关，故磁道可以做得很窄，从而提高了盘片密度，达到每平方英寸200MB，而使用传统的磁头只能达到每平方英寸20MB，这也是MR磁头被广泛应用的最主要原因。MR磁头已得到广泛应用，而采用多层结构和磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头（GiantMagnetoresistiveheads）也逐渐开始普及。

磁道:

当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的，因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区，磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的，这是因为磁化单元相隔太近时磁性会相互产生影响，同时也为磁头的读写带来困难。一张1.44MB的3.5英寸软盘，一面有80个磁道，而硬盘上的磁道密度则远远大于此值，通常一面有成千上万个磁道。磁道的磁化方式一般由磁头迅速切换正负极改变磁道所代表的0和1.

扇区:

磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区，每个扇区可以存放512个字节的信息，磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时，要以扇区为单位。1.44MB3.5英寸的软盘，每个磁道分为18个扇区。

柱面:

硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘单面上的磁道数是相等的。无论是双盘面还是单盘面，由于每个盘面都只有自己独一无二的磁头，因此，盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的CHS，即Cylinder（柱面）、Head（磁头）、Sector（扇区），只要知道了硬盘的CHS的数目，即可确定硬盘的容量，硬盘的容量=柱面数磁头数扇区数*512B。

为什么要对磁盘进行分区？

计算机中存放数据的主要设备就是硬盘，但是现在的硬盘容量普遍都很大，整块的磁盘使用有很多的不便，具体内容以下赘述。

首先谈谈为什么需要为磁盘分区？（当然也是可以不分区的，但是你不会有这样的想法的，即使你有，看看以下的内容你也就会打消你得念头）

1.磁盘分区有利于数据安全：
主要方面:只用一个分区，若遇到系统需要重装或者分区需要进行格式化等，原有的重要文件无法在本硬盘保留，而若提前进行了合理分区，则用户数据不会收到影响;次要方面，我们知道，同等外部条件下，读取越频繁，磁盘越容易受损，我们把读写频繁的目录挂载到一个单独的分区，可以把磁盘的损伤控制在一个集中的区域。

2．磁盘分区节约使用者寻找文件的时间，也节约机器处理的时间：
主要方面:分区将数据集中在某个磁柱的区段，当有数据要读取自该分区时， 硬盘只会搜寻相应区段，有助于数据读取的速度与效能的提升！

3.磁盘分区有利于管理与使用

磁盘的种类：

一、 IDE磁盘：在linux中的磁盘盘符标识为：/dev/hd[a-d]

IDE即Integrated Drive Electronics，它的本意是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器，IDE是表示硬盘的传输接口。我们常说的IDE接口，也叫ATA（Advanced Technology Attachment）接口，现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的，只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。（不幸的是IDE目前已经快被淘汰）
优点：兼容性强，性价比高，价格伊人；
缺点：数据传输速率较慢，不支持热插拔

二、SATA磁盘：在linux中的磁盘盘符标识为：/dev/sd[a-p]

SATA（Serial ATA）口的硬盘又叫串口硬盘，是未来PC机硬盘的趋势，现已基本取代了传统的PATA硬盘。SATA的全称是Serial Advanced Technology Attachment，Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规范，2002年，虽然串行ATA的相关设备还未正式上市，但Serial ATA委员会已抢先确立了Serial ATA 2.0规范。Serial ATA采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。

三、SCSI磁盘：在linux中磁盘盘符标识：/dev/sd[a-p]

SCSI硬盘是采用SCSI接口的硬盘，SCSI是Small Computer System Interface（小型计算机系统接口）的缩写，使用50针接口，外观和普通硬盘接口有些相似。SCSI硬盘和普通IDE硬盘相比有很多优点：接口速度快，并且由于主要用于服务器，因此硬盘本身的性能也比较高，硬盘转速快，缓存容量大，CPU占用率低，扩展性远优于IDE硬盘，并且支持热插拔。

磁盘分区：

首先我们要对硬盘分区的基本概念进行一些初步的了解，硬盘的分区主要分为基本分区（primary partion）和扩充分区(extension partion)两种，基本分区和扩充分区的数目之和不能大于四个。且基本分区可以马上被使用但不能再分区。扩充分区必须再进行分区后才能使用，也就是说它必须还要进行二次分区。那么由扩充分区再分下去的是什么呢？它就是逻辑分区（logical partion），况且逻辑分区没有数量上限制。

我们常见的磁盘盘符大多数有四个，很多人不知道这其中的原因，我给大家分析一下：

从现在磁盘的配置可以看到，linux中的磁盘标识都为sd[a-p]，如果有一块磁盘那么就是sda，继续添加磁盘数量的话就依次为sdb，sdc……sdp。

默认现在有一块磁盘，如果想上图一样分区，那么四块盘符一次叫sda1，sda2、sda3、sda4。
以上盘符都为基本分区，现在要在基本分区划分逻辑分区，比如将sda4划分，新划分的盘符被叫做sda5；

我们只分了三个基本分区，然后现在在sda3中来进行逻辑分区的划分，假设在sda3中划分了三个逻辑分区，那么逻辑分区盘符的命名依次为sda5，sda6、sda7；

注意：sda1-4始终是保留给基本分区使用的，所以新的逻辑分区划分出来之后，只能从sda5开始命名；这一点必须记住。

正式的分区操作:

一、在linux中可以用来分区的工具很多，我之讲解一种通过命令方式来方便实现的分区方法：fdisk

1、通过fdisk -l查看具体磁盘分区状态：

2、对磁盘/dev/sda进行操作：
通过命令：fdisk /dev/sda

然后输入m进行查看fdisk的操作细节：

3、输入p查看当前分区情况：（与fdisk -l效果一致）
4、对sda进行磁盘分区：
输入n，创建分区：

默认创建的为逻辑分区，p为基本分区（记住基本分区最多为四个），然后依次默认创建，

最后使用w对分区进行保存，保存好之后查看：

有时候可能磁盘的信息没有被加载，使用命令
[root@localhost ~]# partprobe #对磁盘进行重新加载；

二、磁盘的格式化：

磁盘分区之后暂时还是不能被使用的，因为要对磁盘进行格式化：

磁盘格式化牵涉两个不同的程序：低级与高端格式化。前者处理磁盘表面格式化赋与磁片扇区数的特质；低级格式化完成后，硬件磁盘控制器（disk controller）即可看到并使用低级格式化的成果；后者处理“伴随着操作系统所写的特定信息”。
低级格式化
低级格式化（Low-Level Formatting）又称低层格式化或物理格式化（Physical Format），对于部分硬盘制造厂商，它也被称为初始化（initialization）。最早，伴随着应用CHS编址方法、频率调制（FM）、改进频率调制（MFM）等编码方案的磁盘的出现，低级格式化被用于指代对磁盘进行划分柱面、磁道、扇区的操作。现今，随着软盘的逐渐退出日常应用，应用新的编址方法和接口的磁盘的出现，这个词已经失去了原本的含义，大多数的硬盘制造商将低级格式化（Low-Level Formatting）定义为创建硬盘扇区使硬盘具备存储能力的操作。现在，人们对低级格式化存在一定的误解，多数情况下，提及低级格式化，往往是指硬盘的填零操作。

高级格式化
高级格式化又称逻辑格式化，它是指根据用户选定的文件系统（如FAT12、FAT16、FAT32、exFAT、NTFS、EXT2、EXT3等），在磁盘的特定区域写入特定数据，以达到初始化磁盘或磁盘分区、清除原磁盘或磁盘分区中所有文件的一个操作。高级格式化包括对主引导记录中分区表相应区域的重写、根据用户选定的文件系统，在分区中划出一片用于存放文件分配表、目录表等用于文件管理的磁盘空间，以便用户使用该分区管理文件。

分区格式：
FAT16

这是MS-DOS和最早期的Win95操作系统中最常见的磁盘分区格式。它采用16位的文件分配表，能支持最大为2GB的硬盘，是目前应用最为广泛和获得操作系统支持最多的一种磁盘分区格式，几乎所有的操作系统都支持这一种格式，从DOS、Win95、Win97到Win98、Windows NT、Win2000，甚至火爆一时的L inux都支持这种分区格式。但是在FAT16分区格式中，它有一个最大的缺点：磁盘利用效率低。因为在DOS和Wi ndows系统中，磁盘文件的分配是以簇为单位的，一个簇只分配给一个文件使用，不管这个文件占用整个簇容量的多少。这样，即使一个文件很小的话，它也要占用了一个簇，剩余的空间便全部闲置在那里，形成了磁盘空间的浪费。由于分区表容量的限制，FAT16支持的分区越大，磁盘上每个簇的容量也越大，造成的浪费也越大。所以为了解决这个问题，微软公司在Win97中推出了一种全新的磁盘分区格式FAT32。

FAT32

这种格式采用32位的文件分配表，使其对磁盘的管理能力大大增强，突破了FAT16对每一个分区的容量只有2 GB的限制。由于硬盘生产成本下降，其容量越来越大，运用FAT32的分区格式后，我们可以将一个大硬盘定义成一个分区而不必分为几个分区使用，大大方便了对磁盘的管理。而且，FAT32具有一个最大的优点：在一个不超过8GB的分区中，FAT32分区格式的每个簇容量都固定为4KB，与FAT16相比，可以大大地减少磁盘的浪费，提高磁盘利用率。支持这一磁盘分区格式的操作系统有Win97、Win98和Win2000。但是，这种分区格式也有它的缺点，首先是采用FAT32格式分区的磁盘，由于文件分配表的扩大，运行速度比采用FAT16格式分区的磁盘要慢。另外，由于DOS不支持这种分区格式，所以采用这种分区格式后，就无法再使用DOS系统。

NTFS

它的优点是安全性和稳定性极其出色，在使用中不易产生文件碎片。它能对用户的操作进行记录，通过对用户权限进行非常严格的限制，使每个用户只能按照系统赋予的权限进行操作，充分保护了系统与数据的安全。支持这种分区格式的操作系统已经很多，从 Windows NT 和 Windows 2000 直至 Windows Vista 及 Windows 7，Windows 8。

ext2、ext3

ext2,ext3是linux操作系统适用的磁盘格式，Linux ext2/ext3文件系统使用索引节点来记录文件信息，作用像windows的文件分配表。索引节点是一个结构，它包含了一个文件的长度、创建及修改时间、权限、所属关系、磁盘中的位置等信息。一个文件系统维护了一个索引节点的数组，每个文件或目录都与索引节点数组中的唯一一个元素对应。系统给每个索引节点分配了一个号码，也就是该节点在数组中的索引号，称为索引节点号。 linux文件系统将文件索引节点号和文件名同时保存在目录中。所以，目录只是将文件的名称和它的索引节点号结合在一起的一张表，目录中每一对文件名称和索引节点号称为一个连接。 对于一个文件来说有唯一的索引节点号与之对应，对于一个索引节点号，却可以有多个文件名与之对应。因此，在磁盘上的同一个文件可以通过不同的路径去访问它。
Linux缺省情况下使用的文件系统为Ext2，ext2文件系统的确高效稳定。但是，随着Linux系统在关键业务中的应用，Linux文件系统的弱点也渐渐显露出来了:其中系统缺省使用的ext2文件系统是非日志文件系统。这在关键行业的应用是一个致命的弱点。
Ext3文件系统是直接从Ext2文件系统发展而来，ext3文件系统已经非常稳定可靠。它完全兼容ext2文件系统。用户可以平滑地过渡到一个日志功能健全的文件系统中来。这实际上了也是ext3日志文件系统初始设计的初衷。

在linux中使用mkfs命令对分区进行格式化，并同时分配格式化类型：

例如将新的逻辑分区格式化为ext3类型的格式：
[root@localhost ~]# mkfs.ext3 /dev/sda5
[root@localhost ~]# partprobe #重新加载

三、使用划分的磁盘——挂载

现在磁盘分区好之后就是来使用它了，那么我们如何使用它呢，那就是挂载； 在linux操作系统中， 挂载是指将一个设备（通常是存储设备）挂接到一个已存在的目录上。 我们要访问存储设备中的文件，必须将文件所在的分区挂载到一个已存在的目录上， 然后通过访问这个目录来访问存储设备。

linux操作系统将所有的设备都看作文件，
它将整个计算机的资源都整合成一个大的文件目录。
我们要访问存储设备中的文件，必须将文件所在的分区挂载到一个已存在的目录上，然后通过访问这个目录来访问存储设备。

挂载条件
1、挂载点必须是一个目录。
2、一个分区挂载在一个已存在的目录上，这个目录可以不为空，但挂载后这个目录下以前的内容将不可用。对于其他操作系统建立的文件系统的挂载也是这样。

挂载类型：

**临时挂载： mount**

例如将分区sda5临时挂载到/mnt下：
/mnt挂载前：
[root@localhost ~]# ll /mnt
total 0
drwxr-xr-x. 2 root root 6 Jul 24 21:23 cdrom

挂载后：
[root@localhost ~]# mount /dev/sda5 /mnt
[root@localhost ~]# ll /mnt
total 16
drwx------. 2 root root 16384 Dec 11 02:38 lost+found

/mnt中的文件暂时不显示不可用；

卸载挂载点：
方法一：
[root@localhost ~]# umount /dev/sda5
方法二：
umount /mnt

永久挂载：
主分区开机自动就被永久挂载到了系统中，这是为什么呢？
那是因为挂载信息被永久的写进了配置文件当中；
做法：编辑挂载配置文件

UUID是什么:

UUID 是 通用唯一识别码（Universally Unique Identifier）的缩写，是一种软件建构的标准，亦为开放软件基金会组织在分布式计算环境领域的一部分。其目的，是让分布式系统中的所有元素，都能有唯一的辨识信息，而不需要通过中央控制端来做辨识信息的指定。如此一来，每个人都可以创建不与其它人冲突的UUID。在这样的情况下，就不需考虑数据库创建时的名称重复问题。目前最广泛应用的UUID，是微软公司的全局唯一标识符（GUID），而其他重要的应用，则有Linux ext2/ext3文件系统、LUKS加密分区、GNOME、KDE、Mac OS X等等。另外我们也可以在e2fsprogs包中的UUID库找到实现。

UUID作用：
UUID 的目的是让分布式系统中的所有元素，都能有唯一的辨识资讯，而不需要透过中央控制端来做辨识资讯的指定。如此一来，每个人都可以建立不与其它人冲突的 UUID。在这样的情况下，就不需考虑数据库建立时的名称重复问题。目前最广泛应用的 UUID，即是微软的 Microsoft’s Globally Unique Identifiers (GUIDs)，而其他重要的应用，则有 Linux ext2/ext3 档案系统、LUKS 加密分割区、GNOME、KDE、Mac OS X 等等。

查看UUID：
[root@localhost ~]# blkid

例如将/dev/sda5永久挂载到系统
[root@localhost ~]# vim /etc/fstab

按照这样的格式，将配置文件写入
UUID=2a885580-ce82-41d8-bb04-c90a57fbaa74 /mnt ext3(文件类型) defaults 0 0