Linux磁盘存储管理

Posted 2022-08-02 机动人生

1、设备文件的分类​

在Linux下的/dev目录中有大量的设备文件，根据设备文件的不同，又分为字符设备文件小写c表示和块设备文件小写b表示。​

字符设备文件的存取是以字符流的方式来进行的，一次传送一个字符。常见的有打印机，终端（TTY）、绘图仪和磁带设备等等，字符设备文件有时也被称为“raw” 设备文件。​

块设备文件是以数据块的方式来存取的，最常见的设备就是磁盘。系统通过块设备文件存取数据的时候，先从内存中的buffer中读或写数据。而不是直接传送数据到物理磁盘。这种方式有效的提高了磁盘的I/O性能。​

2、MBR和GPT​

MBR（Master Boot Record）：即硬盘的主引导记录分区列表，硬盘的0柱面、0磁头、1扇区称为主引导扇区（也叫主引导记录MBR）。它由三个部分组成，主引导程序、硬盘分区表DPT和硬盘有效标志（55AA）。在总共512字节的主引导扇区里，主引导程序（boot loader）占446个字节，第二部分是Partition table区（分区表），即DPT，占64个字节，硬盘中分区有多少以及每一分区的大小都记在其中。第三部分是magic number，占2个字节，固定为55AA。​

（GUID Partition Table）：即全局唯一标识分区列表，是一个物理硬盘的分区结构。它用来替代Bios中的主引导记录分区表（MBR）。​

传统BIOS主要支持MBR引导，UEFI则是取代传统BIOS，它加入了对新硬件的支持。​

3、UEFI和BIOS​

UEFI（Unified Extensible Firmware Interface)：全称“统一的可扩展固件接口”，它定义了一种在操作系统和平台固件之间的接口标准。这种接口用于操作系统自动从预启动的操作环境（在系统启动之后，但是操作系统开始运作之前）加载到一种操作系统上，从而使开机程序化繁为简，节省时间。需要注意，UEFI最准确的说它仅是一种规范，不同厂商根据该规范对UEFI的实现，并做出PC固件后,该固件就称为UEFI固件。​

BIOS（基本输入和输出系统），是最古老的一种系统固件和接口，采用汇编语言进行编程，并使用中断来执行输入/输出操作，在出现之初即确定了 PC 生态系统的基本框架。​

UEFI比BIOS先进在三个方面：​

读取分区表​

访问某些特定文件系统中的文件​

执行特定格式的代码【可以说UEFI像一个简易的操作系统】​

4、UEFI、BIOS和MBR、GPT之间的关系？ ​

MBR的特点 ​

• MBR分区的分区表保存在硬盘的第一个扇区，而且只有64字节，所以最多只能有四个表项。也就是说，我们只能把硬盘分为4主分区，或者分成小于等于3个主分区再加一个扩展分区。​
• MBR分区的优点就是简单，支持度高，很多操作系统都可以从MBR分区的硬盘启动。 缺点就是MBR分区不能识别大于2T的硬盘空间，也不能有大于2T的分区. ​
• MBR支持32位和64位系统。 ​

GPT的特点 ​

• 没有4个主分区的限制，对分区的数量没有限制。 ​
• GPT可管理硬盘大小最大18EB ​
• 要从GPT分区的硬盘启动，则需要UEFI主板、硬盘使用GPT分区、操作系统支持GPT这三 个条件。​
• 必须使用64位系统。 ​

UEFI的目标是取代传统BIOS，它不支持MBR模式，仅支持GPT格式。不过，近年出现的UEFI主板，采用UEFI+BIOS共存模式，并且BIOS中集成UEFI启动项。​

5、Linux操作系统GPT-UEFI支持列表 ​

其中，1=BIOS+MBR，2=UEFI+GPT​

6、利用fdisk工具划分磁盘分区 ​

fdisk是linux下一款功能强大的磁盘分区管理工具，可以观察硬盘的使用情况，也可以对磁盘进行分割，linux下类似与fdisk的工具还有cfdisk、parted等，fdisk工具不支持GPT，支持MBR,要是GPT格式的分区，需要使用另一个GNU发布的强大分区工具parted，下面会介绍。​

常用组合：​

（查看分区情况）​

fdisk的使用分为两个部分，查询部分和交互操作部分。通过fdisk device即可进入命令交互操作界面。​

交互界面下的常用命令含义如下：​

d：删除一个分区​

l l：查看指定分区的分区表信息​

l m：显示fdisk每个交互命令的详细含义​

l n：增加一个新的分区​

l p：显示分区信息​

l q：退出交互操作，不保存操作的内容​

l t：改变分区类型​

l w：写分区表信息到硬盘，保存操作退出 ​

[root@localhost ~]# fdisk -l​

磁盘 /dev/sda：42.9 GB, 42949672960 字节，83886080 个扇区​

Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes​

扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节​

I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节​

磁盘标签类型：dos-->MBR​

磁盘标识符：0x000e9909​

设备Blocks Id System​

/dev/sda1 *（引导分区） 2048 1026047 512000 83 Linux​

/dev/sda2 1026048 83886079 41430016 8e Linux LVM​

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb​

p显示分区列表​

n增加一个新的分区​

成功添加分区/dev/sdb1​

成功添加分区/dev/sdb2​

成功添加新的分区/dev/sdb3​

成功添加第四个分区，默认是扩展分区（/dev/sdb4），起始扇区和last扇区将保持默认值，按enter键会把磁盘剩余的空间都分配出去​

成功添加第一个分区为逻辑分区（/dev/sdb5）​

成功添加第二个逻辑分区（/dev/sdb6）,并把剩余磁盘空间分给它​

w：写分区表信息到硬盘，保存操作退出​

l：查看指定分区的分区表信息​

t：改变分区类型​

改变/dev/sdb1分区类型为NTFS​

7、利用parted工具规划磁盘分区 ​

对于GPT格式的分区，fdisk工具是无能为力的，同时，fdisk工具对分区是有大小限制的，它只能划分小于2T的磁盘。但是现在的磁盘空间很多都已经是远远大于2T，此时就需要另外一个磁盘管理工具parted来完成大于2T的磁盘分区工作。​

查看系统是否有parted命令，如果没有，执行如下命令直接安装即可：​

yum -y install parted​

parted交互模式下常用的一些参数：​

mklabel 创建分区表，也就是设置使用msdos还是使用gpt格式。例如：mklabel gpt，表示设定分区表为gpt格式。​

mkpart 创建新分区命令。​

使用格式为：mkpart PART-TYPE [FS-TYPE] START END​

其中，PART-TYPE，表示分区类型，主要有primary（主分区），extended（扩展分区），logical（逻辑区），其中，扩展分区和逻辑分区只针对msdos分区表。​

fs-type，表示文件系统类型，主要有fat32，NTFS，ext2，ext3等，可不填写。​

start，表示分区的起始位置。​

end，表示分区的结束位置。​

print 输出分区信息，可简写为p。该功能有3个选项：​

free，显示该盘的所有信息，并显示磁盘剩余空间。​

number， 显示指定的分区的信息。​

all或list， 显示所有磁盘信息。​

rm 删除分区。命令格式 rm number 。​

例如：rm 2 就是将编号为3的分区删除。​

select 选择设备。​

当输入parted命令后直接回车进入交互模式时，默认设置的是系统的第一块硬盘，​

如果系统有多块硬盘，需要用select命令选择要操作的硬盘。​

例如：select /dev/sdb ​

8、LVM（逻辑卷管理） ​

LVM，是Logical Volume Manager的缩写，中文意思是逻辑卷管理，它是linux下对磁盘分区进行管理的一种机制，LVM是建立在磁盘分区和文件系统之间的一个逻辑层，管理员利用LVM可以在磁盘不用重新分区的情况下动态的调整分区的大小。如果系统新增了一块硬盘，通过LVM就可以将新增的硬盘空间直接扩展到原来的磁盘分区上。 ​

l 物理存储设备（physical media）：指系统的存储设备文件，比如：/dev/sda、/dev/hdb ​

l 物理卷（physical volume）：简称PV​

l 卷组（Volume Group）:简称VG（可跨越磁盘创建卷组）​

l 逻辑卷（logical volume）：简称LV​

l PE（physical extent）：PV中可以分配的最小存储单元称为PE​

l LE（logical extent）：LV中可以分配的最小存储单元称为LE ​

文件系统是在逻辑卷创建的，不是在物理卷和卷组创建的​

在使用lvm之前先把对应包安装好​

pvcreate命令创建物理卷​

此结果，创建三个物理卷​

pvdisplay命令查看物理卷信息​

Vgcreate命令创建卷组命令​

vgdisplay查看卷组的信息​

[root@localhost ~]# vgdisplay​

VG Name myvg1​

System ID ​

Format lvm2格式 逻辑卷管理第二个版本​

Metadata Areas 2​

Metadata Sequence No 1​

VG Access read/write卷组属性是可读可写的​

VG Status resizable​

MAX LV 0​

Cur LV 0​

Open LV 0​

Max PV 0​

Cur PV 2​

Act PV 2​

VG Size 29.99 GiB卷组大小​

PE Size 4.00 MiB一个pe的单位大小​

Total PE 7678总共有7678个pe​

Alloc PE / Size 0 / 0 分出多少​

Free PE / Size 7678 / 29.99 GiB卷组里边有7678个pe，卷组大小30G（空闲）​

VG UUID 4JVLXm-PEpM-oigB-Y4AF-q6pO-Rchy-oYv0BO​

创建完的卷组需要激活下，否则不能用，激活卷组命令vgchange​

vgchange –a y 卷组名称​

[root@localhost ~]# vgchange -a y myvg1​

0 logical volume(s) in volume group "myvg1" now active​

需要在卷组上创建逻辑卷，才能使用卷组空间​

lvcreate创建逻辑卷命令​

lvcreate -L 逻辑卷的大小 –n 逻辑卷名称 指定卷组名称​

[root@localhost ~]# vgdisplay​

Alloc PE / Size 6400 / 25.00 GiB已经使用了25G，用了6400个pe​

Free PE / Size 1278 / 4.99 GiB空闲空间5G，1278个pe​

lvcreate -l pe的数量 –n 逻辑卷名称 指定卷组名称​

[root@localhost ~]# vgdisplay​

Total PE 7678​

Alloc PE / Size 7678 / 29.99 GiB​

Free PE / Size 0 / 0​

扩展卷组​

动态的把一些物理磁盘或物理卷加到卷组里来，实现卷组的扩展​

vgextend命令扩展卷组​

vgextend 卷组的名称 要加到卷组的物理卷名称​

扩充已创建的逻辑卷​

[root@localhost ~]# lvdisplay​

[root@localhost ~]# lvdisplay​

[root@localhost ~]# xfs_growfs /mylv1​

xfs_growfs命令支持在不卸载的情况下扩充磁盘分区，可增加分区，不可缩减分区​

扩充ext4文件系统类型分区​

[root@localhost ~]# lvdisplay​

[root@localhost ~]# lvdisplay​

想要删除逻辑卷磁盘分区，必须先卸载磁盘分区，否则会报错​

删除卷组​

删除物理卷​