学Linux的第九天--磁盘管理

目录

一、磁盘简介

（一）、认知磁盘

（1）结构

（2）物理设备的命名规则

 （二）、磁盘分区方式

MBR分区

MBR分区类型

扩展

GPT格式 

lsblk命令

使用fdisk管理分区

使用gdisk管理分区

拓展

格式化

blkid命令

挂载

umount命令

特殊挂载

挂载大文件

查看磁盘空间使用量

df命令

du命令

RAID

RAID0

RAID1

RAID5

RAID10 （主流）

mdadm命令

基本分区

开机自动挂载

LVM逻辑卷

交换分区

一、磁盘简介

（一）、认知磁盘

（1）结构

（2）物理设备的命名规则

 （二）、磁盘分区方式

分区的目的：文件分类，将一块硬盘分成几个小块。用来根据使用存放不同的文件。

MBR分区

MBR分区类型

扩展

GPT格式 

分区命令：gdisk（parted---rhel6）

一共可以分128个主分区

GPT大于小于2TB都可以。最大超过目前硬件可以支撑的硬盘大小。

GPT格式分区就不存在扩展分区、逻辑分区的概念。

#注意：从MBR转到GPT，或从GPT转换到MBR会导致数据全部丢失！因为转换格式要格式化硬盘。

lsblk命令

使用fdisk管理分区

a     调整磁盘的启动分区

p     显示当前磁盘的分区信息

d     删除磁盘分区

t      更改分区类型

l      显示所有支持的分区类型

u     切换所显示的分区大小单位

m     查看所有指令的帮助信息

n      创建新分区

q      不保存更改, 退出 fdisk 命令

w      把修改写入磁盘分区表, 然后退出 fdisk 命令

g       新建一个空的GPT 分区表

o       新建一个空的DOS 分区表

使用gdisk管理分区

注意

注意： gdisk 命令针对 GPT 分区格式，若在 MBR 分区格式下进行添加分区，则所有数据会全部丢失，

切记：一块硬盘中 fdisk 与 gdisk 不能混用

格式： gdisk 设备名

实际工作中，硬盘分区是应保留一定的自由空间，以备将来分区空间不足时可以临时扩容

拓展

设置完后wq保存，然后udevadm   等同步分区表（系统识别）
gdisk    --gpt分区，fdisk里也可以设置gpt分区，parted   mkpart   primary   --分区
 

格式化

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

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

[root@server ~] # mkfs # 点击 2 次 tab

mkfs mkfs.cramfs mkfs.ext2 mkfs.ext3 mkfs.ext4 mkfs.fat mkfs.minix

mkfs.msdos mkfs.vfat mkfs.xfs

参数

mkfs.xfs - 参数 硬盘分区名

mkfs.ext4 - 参数 硬盘分区名

-f : 强制格式化，已存在文件系统时需要使用

-c : 建立文件系统前先检查坏块。

-V : 输出建立文件系统的详细信息

blkid命令

作用

显示设备的 UUID 值和文件系统名称

UUID

UUID ：全局单一标识符 (Universally Unique Identifier),Linux 系统会给所有设备分配一个唯一的

UUID 值，以方便挂载

格式

blkid 设备名

挂载

概念

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

mount 命令

格式

参数

mount [-t 文件系统类型 ] 设备名 挂载点目录

-a ：依照配置文件 /etc/fstab 的数据将所有未挂载的磁盘都挂载上来

-t ：指定文件系统类型

-o 特殊设备选项：挂载设备时使用逗号分割输入额外参数

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

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

格式

umount 参数 设备名称 [ 挂载点 ]

参数

-f ：强制卸载

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

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

例

配置文件分析

路径： /etc/fstab

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

特殊挂载

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使用

例：建立根目录下新建 1GB 大文件，挂载并开机挂载使用

[root@server ~] # dd if=/dev/zero of=/loopdev count=1 bs=1G

[root@server ~] # mkfs.xfs -f /loopdev

[root@server ~] # mkdir /mloop

[root@server ~] # mount -o loop /loopdev /mloop

[root@server ~] # lsblk

[root@server ~] # vim /etc/fstab

/loopdev /mloop xfs defaults 0 0

[root@server ~] # mount -a

[root@server ~] # reboot

[root@server ~] # lsblk

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

查看：

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

查看磁盘空间使用量

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

格式

参数

df - 参数 目录或文件名

-a ：列出所有的文件系统，包括系统特有的 /proc 等文件系统

-k ：以 KB 的容量显示各文件系统

-m ：以 MB 的容量显示各文件系统

-h ：以人们较易阅读的 GB,MB,KB 等格式自行显示

-H ： 以 M = 1000K 替 代 M = 1024K 的进位方式

-T ：连同该分区的文件系统名称（例如 ext3 ）也列出

-i ：不用硬盘容量，而以 inode 的数量来显示

# 由于 df 主要读取的数据几乎都是针对整个文件系统，因此读取的范围主要是在 Super block 内的信息，所以

这个命令显示结果的速度非常快速。

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

格式

参数

du - 参数 文件或目录名

-a : 列出所有的文件与目录容量，因为默认仅统计目录下面的文件量而已；

-h : 以人们较易读的容量格式（ G/M ）显示；

-s : 列出总量，而不列出每个个别的目录占用了容量；

-S : 不包括子目录下的总计，与 -s 有点差别；

-k : 以 KB 列出容量显示；

-m : 以 MB 列出容量显示。

RAID

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

1988 年，加利福尼亚大学伯克利分校首次提出并定义了 RAID 技术概念

原理： RAID( Redundant Array of Independent Disks ) 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

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

mdadm命令

作用

管理系统中的 RAID 磁盘阵列

格式

mdadm [ 模式 ] <RAID 设备名 > - 参数 [ 成员设备名称 ] 参数

示例

-a ：检测设备名称

-n ：指定硬盘数量

-l ：指定 RAID 级别

-C ：创建 RAID

-v ：显示过程

-f ：模拟设备损坏

-r ：移除设备

-Q : 查看摘要

-D ：查看详细信息

-S ：停止 RAID 磁盘阵列

基本分区

首先给关机状态的虚拟机添加磁盘

这里在添加硬盘时多添加几块，方便后续练习实验；

[root@localhost ~]# lsblk        #查看磁盘设备。当硬盘已经被添加，但是还没有格式化没有挂载的时候，使用lsblk查看硬盘信息；

NAME：                   设备的名称

MAJ：MIN                主设备号：次设备号

RM：                        设备是否可移动。0表示不可移动设备，1表示制度设备。

TYPE：                     设备的类型。常见的类型包括disk（硬盘）、part（分区）、rom（制度存储设备）等。

1、fdisk
        MBR 14个分区（4个主分区，扩展分区，逻辑分区）

[root@localhost ~]# fdisk -l  /dev/sdb                 #查看磁盘分区信息

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb                     #开始分区

m：查看帮助
n：新建分区
w：保存退出
p：打印分区信息
parteprobe /dev/sdb        #更新磁盘分区表，手动让内核更新分区表。不需要重启；
 
lsblk                        #查看磁盘设备
        如果在创建三个主分区后需要一个以上的分区，那么就需要在第二步的时候选择创建扩展分区，然后在扩展分区的基础上创建逻辑分区，这样就可以满足创建更多分区的需求；

MBR与GPT分区格式转换的方法：

[root@lnmt ~]# parted -s /dev/sdb malabel gpt        #将/dev/sdb（MBR）格式转化成为（GPT）格式
 
[root@lnmt ~]# parted -s /dev/sdb malabel msdos        #将/dev/sdb（GPT）格式转化成（MBR）格式
2、gdisk创建分区
[root@lnmt ~]# yum -y install gdisk        #安装分区工具
 
[root@lnmt ~]# gdisk -l /dev/sdb                #查看磁盘分区信息
 
[root@lnmt ~]# gdisk /dev/sdb                #开始分区
 
[root@lnmt ~]# partprobe /dev/sdb        #刷新分区表
3、创建文件系统（格式化)
[root@lnmt ~]# mkfs.ext4 /dev/sdb1    #格式化成ext4格式的文件系统
[root@lnmt ~]# mkfs.xfs /dev/sdb2    #格式化成xfs格式的文件系统
4、挂载mount使用
[root@lnmt ~]# mkdir /mnt/disk1    #创建挂载目录
[root@lnmt ~]# mount /dev/sdb1 /mnt/disk1/    #挂载
5、查看磁盘挂载与磁盘使用空间

-T        打印文件系统类型

-h        人性化显示，磁盘空间大小

6、取消挂载
[root@lnmt ~]# umount /mnt/disk1    #卸载硬盘
[root@lnmt ~]# umount -l /mnt/disk1    #强制卸载硬盘，即使目录有资源被进程占用，也可以卸载
[root@lnmt ~]# fuser 挂载点    #查找占用文件的进程pid然后杀死，再进行卸载

开机自动挂载

1、/etc/fstab文件实现开机的时候自动挂载
[root@lnmt ~]# blkid /dev/sdb1    #查看uuid和文件系统类型
/dev/sdb1: UUID="5be2ae51-a819-47e0-aeb6-eb75dcd0b6f4" TYPE="ext4"
[root@lnmt ~]# vim /etc/fstab
    UUID=5be2ae51-a819-47e0-aeb6-eb75dcd0b6f4  /mnt/disk1  ext4   defaults    0 0
参数解释：

第一列：挂载设备

        （1）/dev/sdb1

        （2）UUID=设备的uuid     RHEL6/7的默认写法，同一台机器内唯一的一个设备标识

第二列：挂载点

第三列：文件系统类型

第四列：文件系统属性

第五列：是否对文件系统进行磁带备份：0        #不备份

第六列：是否检查文件系统：0        #不检查

[root@lnmt ~]# mount -a    #自动挂载
2、/etc/rc.d/rc.local开机自动挂载
这个配置文件会在用户登陆之前读取，这个文件中写入了什么命令，在每次系统启动时都会执行一次。也就是说，如果有任何需要在系统启动时运行的工作，则只需写入 /etc/rc.d/rc.local 配置文件即可；

[root@lnmt ~]# vim /etc/rc.d/rc.local
    mount /dev/sdb1 /mnt/disk1/
[root@lnmt ~]# chmod +x /etc/rc.d/rc.local    #添加执行权限
[root@lnmt ~]# reboot

LVM逻辑卷

1、LVM管理
LVM概念：LVM是Linux环境中对磁盘分区进行管理的一种机制，是建立在硬盘和分区之上，文件系统之下的一个逻辑层，可提高磁盘分区管理的灵活性。

LVM的特点

#传统分区的缺点：

传统的文件系统是基于分区的，一个文件系统对应一个分区。这种方式比较直观，但不宜改变。当一个分区空间已满时，无法对其扩充，只能采用重新分区/建立文件系统，非常麻烦；或把分区中的数据移到另一个更大的分区中。

#当采用LVM时：

1，将硬盘的多个分区由LVM统一为卷组管理，可以方便的加入或移走分区以扩大或减小卷组的可用容量，充分利用硬盘空间；

2，当硬盘空间不足而加入新的硬盘时，不必将数据从原硬盘迁到新硬盘，而只需把新的分区加入卷组并扩充逻辑卷即可。

3，文件系统建立在LVM上，可以跨分区，方便使用；

#使用LVM主要是方便管理、增加了系统的扩展性。可以跨分区，多个硬盘组合。

2、创建LVM
首先准备添加3块磁盘：可以是/dev/sdb这种没有分区的也可以是/dev/sdb这种已经分区了的

注意：如果没有pv命令，安装    #yum -y install lvm2

[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb    #创建pv
[root@localhost ~]# pvs / pvscan / pvdisplay   #三种查看pv的方法
 

以上是第一步，创建物理卷；

[root@localhost ~]# vgcreate vg1 /dev/sdb    #创建卷组，这里还可以-s来指定创建分区的PE大小
[root@localhost ~]# vgs / vgscan / vgdisplay    #查看卷组

第二步：创建卷组；

[root@localhost ~]# lvcreate -L 2G -n lv1 vg1    #创建lv
[root@localhost ~]# lvcreate -l 200 -n lv2 vg1    #采用PE的方式创建一个lv
[root@localhost ~]# lvcreate -l free PE -n lv2 vg1     #PE的另一种写法
[root@localhost ~]# lvs / lvscan / lvdisplay #查看lv的三种命令

第三步：创建lv，这里我用了三种命令创建了三个lv；

-L：指定lv的大小；

-n：给创建的lv起一个名字；

-l 200 ：指定PE数量来制定lv大小；

3、制作文件系统并挂载
[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/vg1/lv1    #制作xfs的文件系统
[root@localhost ~]# mkfs.ext4 /dev/vg1/lv2    #制作ext4的文件系统
[root@localhost ~]# mkdir /mnt/lv{1..2}    #创建挂载点
[root@localhost ~]# mount /dev/vg1/lv1 /mnt/lv1    #挂载
[root@localhost ~]# mount /dev/mapper/vg1-lv2 /mnt/lv2    #挂载的另一种写法
挂载以后：df -hT        #查看磁盘挂载信息

        不过此时只是临时挂载，要想永久挂载就需要前文提到的修改系统文件以达到开机自己挂载，在这我也就不再多赘述了；

4、LVM逻辑卷扩容
        4.1、VG管理

如果lv所在的vg有空间直接对lv扩容就可以了！

        扩大VG vgextend        

[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdc    #创建新的物理卷
[root@localhost ~]# vgextend vg1 /dev/sdc    #vg1卷组名，将/dev/sdc扩展到vg1中
        扩大LV lvextend

[root@localhost ~]# lvextend -L 5G /dev/vg1/lv1    #这是指将lv1扩容到5G
[root@localhost ~]# lvextend -L +3G /dev/vg1/lv1    #这是指在原有基础上加3G
[root@localhost ~]# lvectend -l +200 /dev/vg1/lv1    #PE写法，在原有的基础上加200个PE
        FS（file system）文件系统扩容

        这里介绍xfs和ext4两种文件系统的扩容；

[root@localhost ~]# xfs_growfs /dev/vg1/lv1    #xfs文件系统扩容
[root@localhost ~]# resize2fs /dev/vg1/lv1    #ext4文件系统扩容
5、LVM逻辑卷缩容
重要提示：在进行任何磁盘操作前，请务必备份重要数据。操作错误可能导致数据丢失；

备份数据：再开始缩小逻辑卷之前，首先备份其中所有的数据，以防止数据丢失。

卸载逻辑卷：如果逻辑卷包含操作系统的根目录或者已挂载的其他重要目录，需要再进入单用户模式下或使用Live CD环境下卸载该逻辑卷。这是因为无法在线缩小当前正在使用的逻辑卷。

卸载文件系统：在缩小逻辑卷之前，确保已卸载文件系统。如果是ext2/ext3/ext4文件系统，可以使用 “umount /mnt/vg/lv”

检查文件系统：在缩小逻辑卷之前，最好使用文件系统检查工具检查文件系统是否有错误。对于ext2/ext3/ext4文件系统可以运行：“e2fsck -f /de/vg/lv”

缩小逻辑卷：使用lvresize命令来缩小逻辑卷。例如缩小到10G，可以运行：

                        lvresize --resizefs --size  10G /dev/vg/lv

重新挂载逻辑卷

验证操作：确认文件系统和逻辑卷已成功缩小到所需大小

请注意，缩小逻辑卷涉及风险，如果操作不当可能导致数据丢失。因此，再进行此操作之前，无比备份所有重要数据，并谨慎操作。如果你对这些步骤不确定或不熟悉，建议寻求专业人士的帮助。

交换分区

        交换分区管理Swap--也叫虚拟内存

        作用：提升内存的容量，防止OOM（Out of Memory）

        现象是当内存不够的时候内核会随即杀死进程，它认为占用内存多的进程。（内核会先删除占用内存多的进程）

swap分区大小的设置规则：

再Linux系统，我们可以参照Redhat公司为RHEL5、RHEL6推荐的SWAP空间的大小划分原则，在你没有其他特别需求时，可以作为很好的参考依据。

内存小于4GB，推荐不少于2GB的swap空间；

内存4GB~16GB，推荐不少于4GB的swap空间；

内存16GB~64GB，推荐不少于8GB的swap空间；

内存64GB~256GB，推荐不少于16GB的swap空间；

1、查看当前的交换分区
[root@localhost ~]# free -m    #查看内存
[root@localhost ~]# swapon -s    #查看交换分区信息

2、增加交换分区
增加交换分区，可以是基本分区，LVM，File；

基本分区制作交换分区

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdd    #分一个主分区出来
[root@localhost ~]# partbrobe /dev/sdd     #刷新分区表
[root@localhost ~]# mkswap /dev/sdd1        #初始化
[root@localhost ~]# blkid /dev/sdd        #查看UUID
[root@localhost ~]# vim/det/fstab        #制作开机自动挂载
[root@localhost ~]# swapon -a        #激活swap分区
[root@localhost ~]# swapoff /dev/sdd         #关闭swap分区
file制作

[root@localhost ~]# dd if=/dev/zero of=/swap.img bs=1M count=2000
[root@localhost ~]# mkswap /swap.img    #初始化
[root@localhost ~]# vim /etc/fstab    #设置开机自动挂载
[root@localhost ~]# chmod 600 /swap.img    #交换分区权限设置为600，默认为644权限不安全
[root@localhost ~]# swapon -a    #激活
[root@localhost ~]# swapon -s    #查看交换分区信息