硬盘分区与文件系统全解析：从MBR到LVM
一、查看磁盘使用情况![]()
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二、划分磁盘分区
1.fdisk
2.MBR分区
a)概念
MBR(Master Boot Record，主引导记录)包含硬盘一系列参数和一段引导程序，硬盘引导程序的主
要作用是检查分区表是否正确并且在系统硬件完成自检以后引导具有激活标志的分区上的操作系
统，并将控制权交给启动程序。
MBR是由分区程序（如Fdisk．exe）所产生的，它不依赖任何操作系统，而且硬盘引导程序也是可以改变的，从而实现多系统共存。
b）类型
主分区：
一块硬盘最多4个主分区，主分区不可以再进行二次分区；
主分区可以直接建立文件系统，存放数据；
可以用来引导、启动操作系统。
扩展分区：
一块硬盘最多一个扩展分区，加主分区最多4个；
不能创建文件系统；
可以划分逻辑分区。
逻辑分区：
可以创建文件系统，存放数据；
逻辑分区的数量没有限制。
支持的分区数量：
4个主分区或者3个主分区1个扩展分区。
为什么MBR最多只能有4个主分区:
因为分区表占据64个字节，其中每个分区的信息占用16个字节，分区表里面可以记录四个分区信息描述。
c）划分MBR分区
3.GPT分区
a）产生原因：
MBR分区表中最高支持磁盘容量为2.2TB；
MBR分区表中，没有备份机制，分区表被干掉则磁盘全部死光光；
MBR中存储开机管理程序的容量只有446B，无法存储较多内容。
b）概念：
GPT(全局唯一标识分区表)是一种比MBR分区更先进、更灵活的磁盘分区模式；
GPT分区表使用LBA逻辑区块地址来记录磁盘引导、分区的相关信息；
不在区分主分区与其它分区，默认情况下,GPT最多可支持128个分区；
支持大于2.2TB的总容量及大于2.2TB的分区，最大支持18EB（1EB=1024PB，1PB=1024TB，1TB=1024GB）；
GPT分区机制在较老的BIOS中不能识别，则提供了一个UEFI 统一的可扩展固件接口，来取代传统的BISO，又称为UEFI BIOS，UEFI使用C语言编写；支持较多的平台。
c）划分GPT分区
4.gdisk
三、格式化
1.格式化的目的
当我们拿到了一张大白纸，首先为了使用方便要裁剪，然后为了书写工整要先画格，这里的“白纸”
就是原始的硬盘,而“裁剪”意味着分区，然后的“画格”就是格式化，最后写入内容；
格式化是对分区建立文件系统，文件系统是操作系统用于明确存储设备或分区上的文件的方法和数
据结构，即在存储设备上组织文件的方法。
2.文件系统组成-ext2
组成：super block（超级块)、inode （索引块）、block（数据块）；
super block：又称为“硬盘地图”，记录文件系统的整体信息，如：inode/block块的总量、使用量、空闲块量、文件系统格式等相关信息；
inode：记录文件的属性，一个文件占用一个inode块，并且记录次文件的数据所在的block块的号
码，默认为128B大小，存储：文件访问权限、文件所有者与所属组、文件大小、创建时间或修改内容时间、最有一次访问时间、特殊权限、真实数据地址；
block块：记录实际文件的内容，在EXT2文件系统中分为1KB、2KB、4KB容量，文件太大时，会占用多个数据块。
3.查看文件系统格式
方法：输入mkfs在键入tab(点击2次)进行命令补全，可显示支持的文件系统格式。
四、为新建分区制作文件系统
五、设备的挂载和卸载
mount point：挂载点，是一个目录，该目录是进入磁盘分区（文件系统）的入口。
挂载：将一个分区或者设备挂载至挂载点目录，建立连接，通过挂载点目录进入分区空间。
1.设备挂载：mount命令
注意：
单一文件系统不应该被重复挂载在不同的挂载点(目录)中；
单一目录不应该重复挂载多个文件系统；
作为挂载点的目录，应为空目录，否则原有数据会隐藏。
2.卸载：umount命令
作用：卸载分区，要移除USB磁盘、U盘、光盘和硬盘时，需要先卸载。
注意：若正使用文件系统，则应使用cd命令离开该目录后再卸载。
当设备闲置时：
当设备忙时：
再开启一个shell：
3.在挂载时可以指定参数
只读挂载设备：
当设备已经挂载，如何更改设备参数：
4.开机挂载
作用：由于mount为手动挂载，重启后就会卸载，则修改/etc/fstab配置文件，实现开机自动挂载。
注意：
根目录/ 是必须挂载的，而且一定要先于其它mount point 被挂载；
其它mount point 必须为已建立的目录，可任意指定，但一定要遵守必须的系统目录架构原则(FHS)；
所有mount point 在同一时间之内，只能挂载一次；
所有partition 在同一时间之内，只能挂载一次。
六、如何永久挂载设备
/etc/rc.d/rc.local 这个文件是开机启动脚本，可以把mount命令写入此脚本中，此脚本在开机过程中执行很晚。
/etc/fstab 设备挂载策略文件，在开机加载内核后就会被读取。
七、删除此设备
八、特殊挂载
1.挂载大文件
当只有一个分区，剩余空间还很大，自由空间很小不能进行新的分区，则可以在当前分区制作一个大文件，在进行挂载，相当于一个新的分区来用。
2.增加swap分区
swap分区：类似于Windows系统虚拟内存的功能，将一部分硬盘空间虚拟成内存来使用，从而解
决内存容量不足的情况，因为swap毕竟是用硬盘资源虚拟的，所以速度上比真实物理内存要慢。添加过程：新建分区->格式化该分区->启用新的swap->查看系统信息->挂载。
注意：
swap在服务器中有时会关闭，如数据库服务器，但一般用于服务器内存剩余空间有一定压力时会
发使用swap空间，则swap空间大小设置一般为：当物理内存小于2G时，swap分区大小为物理内存的2倍；超过2G的部分，swap分区大小跟物理内存相等；
可以使用 swapoff命令停用部分swap空间。
九、swap分区
1.查看swap分区
2.建立swap分区
a）建立标签为Linux swap的分区![]()
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b）格式化分区
c）激活设备
d）永久生效
e）删除
十、df命令
作用：
列出文件系统的磁盘空间占用情况；
df，disk free，通过文件系统来快速获取空间大小的信息，当我们删除一个文件的时候，这个文件
不是马上就在文件系统当中消失了，而是暂时消失了，当所有程序都不用时，才会根据OS的规则释放掉已经删除的文件， df记录的是通过文件系统获取到的文件的大小，他比du强的地方就是能够看到已经删除的文件，而且计算大小的时候，把这一部分的空间也加上了，更精确了。
十一、du命令
作用：
du：显示磁盘空间使用量（统计目录或文件所占磁盘空间大小），在默认情况下，文件大小的单位是KB；
du，disk usage，是通过搜索文件来计算每个文件的大小然后累加，du能看到的文件只是一些当前
存在的，没有被删除的。他计算的大小就是当前他认为存在的所有文件大小的累加和，当文件系统
也确定删除了该文件后，这时候du与df就一致了。
十二、软硬链接
1.硬盘数据分类
用户数据：即文件的数据块,存储数据真实空间。
元数据：存储文件附加属性，如：文件的大小、创建的时间、所有者等信息。
2.软链接
原理：软连接是一种符号连接，类似于windows的“快捷方式”，仅包含所连接的路径名。
注意：软连接只是一种指向关系，删除源文件则数据不可访问；
可以通过ll命令查看软连接实际执行文件及位置；
更改软连接方法：ln -snf 新文件名 软连接名；
删除软连接，只是删除指向关系，源数据依然可以访问。
3.硬链接
原理：
linux系统允许多个文件指向同一个inode，即允许一个文件拥有多个有效地路径名；
理解：硬连接就是指向原始文件inode的指针。
注意：
硬连接建立后，删除源文件后数据依然可以访问，只有硬连接为0时，数据旧无法访问了； 硬连接不能给目录建立； 目录自带2个硬连接，即目录中的 . .. ，表示当前目录和上一级目录；
不可以在不同的文件系统内建立硬连接，由于inode是当前文件在本文件系统的索引值即只能在本
分区使用，应以硬连接不能跨越文件系统。
4.软硬连接的区别
硬连接中源文件与连接文件公用一个inode号，是同一个文件，软连接中源文件与连接文件拥有不
同inode号，是2个不同的文件；
软连接的指向关系可以查看，硬连接不可以查看；
连接数不同，软连接数不会增加；
文件大小不同，硬连接文件大小与源文件一样；
软连接不受任何文件系统的影响，任何用户都可以创建指向目录的软连接。
十三、在系统之中查找文件
1.建立实验素材
2.命令操作
在系统中如果需要通过文件的元数据来对文件进行查找通常使用find命令。
十四、RAID
1.概念
当今CPU性能每年可提升30%-50%但硬盘仅提升7%
硬盘在服务器中需要持续、频繁、大量的I/O操作，故障机率较大，则需要对硬盘进行技术改造，提升读写性能、可靠性；
原理：RAID将多个硬盘设备组成一个大容量、安全更好的磁盘阵列，并将数据切割成多个片段后分别存储到不同的物理硬盘上，利用分散读写技术来来提升硬盘性能，同时也备份了多个副本到不同硬盘中，拥有了备份冗余功能。
2.常见RAID组建方案
RAID0：
原理：把至少2块硬盘通过硬件或软件方式串联，组成一个大的卷组，并将数据依次写入到各个硬盘；
优点：数据同步传输,读取/写入分开,性能大大提升；
缺点：若任意一块硬盘故障会导致整个系统的数据损坏，无备份冗余能力错误修复能力；
总结：使用率100%,至少2块磁盘才能使用，优点是快，提升磁盘的读写速度，缺点是不安全。
RAID1：
产生原因：若生产环境对硬盘的读写速度没有较大要求，但希望增加数据安全性时可使用RAID；
原理：把至少2块硬盘绑定起来，写入数据时将数据同时也写入另一或多块硬盘中；
本质：多个硬盘作为镜像备份；
优点：数据备份冗余安全性大大提升；
缺点：硬盘利用率下降；
总结：是镜像，使用两块磁盘，一式两份的方式，支持容错，冗余，数据安全不丢失，缺点是速度
不快，使用率50%，成本较大。
RAID5：
产生原因：兼顾“读写速度”、“数据安全”、“成本”的一种折中方式；
原理：需至少三块硬盘，将数据分块存储到不同硬盘中，硬盘中必须存储其它一个硬盘的parity(奇
偶校验信息)；
优点：兼顾性能，通过“奇偶校验”替代“镜像备份”；
缺点：硬盘数据安全性较低；
总结：使用率(n-1)/n*容量,磁盘坏了会立即补上，数据会恢复。
RAID10 （主流）：
本质：RAID1+RAID0 的组合；
原理：至少需要4块硬盘，先制作两两的RAID1阵列，以保证安全性，在两两制作RAID0，以提高读写速度；
优点：兼具速度和安全性；
缺点：成本较高。
3.mdadm命令
作用：管理系统中的RAID磁盘阵列。
4.取消RAID
注意：实际生产环境中，若取消RAID10之前必须备份出其数据，否则已存在数据无法使用。
5.RAID备份盘技术
产生原因：
在RAID10中若RAID1中的某个硬盘损坏，在修复完毕前恰巧另一块RAID1的硬盘也损坏，则数据就彻底丢失。
原理
在RAID中添加一个大容量的备份盘来预防此类事故，某块硬盘故障，备份盘同步恢复，无须人工干预；
分析RAID10需要4块硬盘，备份盘需要1块硬盘，共5块硬盘。
6.监控
7.制作raid
8.问题展示
9.删除raid
十五、管理逻辑卷
1.工作原理
产生原因：
硬盘分区或部署为RAID后在修改分区大小时就非常不容易，此时用户随着实际的需求变化而动态调整硬盘分区大小时受到限制，无灵活性；
LVM允许用户对硬盘资源进行动态调整。
认识Linux逻辑卷：
LVM是 Logical Volume Manager(逻辑卷管理)的简写，LVM将若干个磁盘或者磁盘分区连接为一个
整块的卷组，形成一个存储池；
通过LVM技术，屏蔽了磁盘分区的底层差异，管理员可以在卷组上任意创建逻辑卷，并进一步在逻
辑卷上创建文件系统；
管理员通过LVM可以方便的调整存储卷组的大小，并且可以对磁盘存储按照组的方式进行命名、管
理和分配。
LVM基本概念：
PE物理区域：物理区域是物理卷中可用于分配的最小存储单元，物理区域的大小默认为4MB。物理区域大小一旦确定将不能更改，同一卷组中的所有物理卷的物理区域大小需要一致；
物理卷：简称PV，物理卷可以是整个硬盘、硬盘分区或从逻辑上与磁盘分区具有同样功能的设备(如RAID)，是LVM的基本存储逻辑块，但和基本的物理存储介质（如分区、磁盘等）比较，却包含有与LVM相关的管理参数；
卷组：简称VG，可以看成单独的逻辑磁盘，建立在PV之上，一个卷组中至少要包括一个PV，在卷组建立之后可以动态的添加PV到卷组中。卷组的名称可以自定义；
逻辑卷：简称LV，相当于物理分区。逻辑卷建立在卷组之上，卷组中的未分配空间可以用于建立新的逻辑卷，逻辑卷建立后可以动态的扩展或缩小空间。系统中的多个逻辑卷，可以属于同一个卷组，也可以属于不同的多个卷组。
2.制作逻辑卷
3.lvm相关设备查看命令
4.lvm设备的拉伸
a）当vg容量充足时
监控命令：
拉伸操作：
b）当vg容量不足时
划分新的物理分区：
拉伸动作：