磁盘管理与文件系统

Posted 2021-06-25 Darry_Allen

• 磁盘基础
• 检测并确认新硬盘
• 规划硬盘中的分区
• 创建文件系统
• 挂载、卸载文件系统

 

磁盘结构2-1

• 硬盘的物理结构
  • 盘片∶硬盘有多个盘片，每盘片2面
  • 磁头∶每面一个磁头

• 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，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

磁盘结构2-2

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

可以用柱面/磁头/扇区来唯一定位磁盘上每一个区域

磁盘接口类型

按数据接口的不同，大致可以分为IDE、SATA、SCSI、SAS、光纤通道，接口速度不是实际硬盘传输的速度，IDE基本上被淘汰，现常用SATA、SCSI，SAS是SCSI的升级版。

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。

MBR与磁盘分区表示

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447-510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个扩展分区和在扩展分区里面分多个逻辑区。

 

Linux中将硬盘、分区等设备均表示为文件

/dev/sdb5

sd 表示SCSI设备    hd 表示IDE设备

硬盘的顺序号，以字母a、b、c.... 表示

分区的顺序号，以1、2、3......表示。主分区有4个分区记录区，每个分区记录占16个字节

 

磁盘分区结构

硬盘中的主分区数目只有4个

主分区和口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

 

全局唯一标识分区表（GUID Partition Table，缩写∶GPT）

GPT是一个实体硬盘的分区结构。它是可扩展固件接口标准的一部分，用来替代Bios中的主引导记录分区表。

传统的主启动记录（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个扩展分区和在扩展分区里面分多个逻辑分区。

与MBR分区方法相比，GPT具有更多的优点，因为它允许每个磁盘有多达128个分区，支持高达18EB（千兆兆字节）的卷大小，允许将主磁盘分区表和备份磁盘分区表用于冗余，还支持唯一的磁盘和分区 ID （GUID）。

1.若磁盘小于2TB，可用fdisk /dev/sdb 进行分区，即MBR 分区格式

2.若磁盘大于2TB，可用parted /dev/sdb 进行分区，因为MBR分区磁盘是不能大于2.2TB，所以超过2TB一般使用GPT分区格式

 

文件系统类型

XFS文件系统

存放文件和目录数据的分区

高性能的日志文件系统，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。

由于 XFS 文件系统开启日志功能，所以即便发生宕机也不怕数据遭到破坏，这种文件系统可以根据日志记录在短时间内进行数据恢复。

SWAP∶ 交换文件系统

• • 作用于硬盘上，用于为 Linux 系统建立交换分区。
  • 一般设置为物理内存的1.5～2倍
  • 交换分区的作用相当于虚拟内存，能够在一定程度上缓解物理内存不足的问题。一般建议将交换分区的大小设置为物理内存的1.5 ～2 倍。简单来说，当系统内存不足时把一些空闲软件放到虚拟内存中，全力运行需要的软件，当下次需要运行某个空闲软件时，在把其他空闲的软件放入到虚拟内存中，将这次需要运行的软件交换出来。例如，对于拥有512MB 物理内存的主机，其交换分区的大小建议设置为 1024MB。如果服务器的物理内存足够大（如 8GB 以上），也可以不设置交换分区。交换分区不用于直接存储用户的文件和目录等数据。

EXT4文件系统

第 4代扩展文件系统，用于存放文件和目录数据的分区，是Linux系统中默认使用的文件系统。EXT4 是典型的日志型文件系统，其特点是保存有磁盘存取记录的日志数据，便于恢复，在存取性能和稳定性方面更加出色。CentOS 6使用。

Linux 系统还支持的其他文件系统类型：

• JFS、FAT16、FAT32、NTFS、LVM
• JFS 文件系统多用于商业版本的UNIX操作系统中，具有出色的性能表现。由于 NTFS 是微软公司的专有文件系统，Linux系统默认只支持从NTFS分区读取文件，如果需要向 NTFS分区中写入文件数据，需要结合其他辅助软件（如NTFS-3G）。

检测并确认新硬盘

• fdisk命令

 查看或管理磁盘分区

 fdisk -l [磁盘设备] 或 fdisk [磁盘设备]

 查看出常见的一些信息参数

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）

Blocks∶ 分区的大小，以 Blocks（块）为单位，默认的块大小为 1024 字节。

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，82表示SWAP分区（虚拟内存）

System∶ 分区类型。

 

交互模式中的常用指令

 m、 p、 n、 d、 t、 w、 q

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

 

创建分区步骤

进入交互模式后

第1步：n新建分区

第2步：选择创建分区类型：p主分区、e扩展分区、l逻辑分区

第3步：设置分区1（范围1~4，按Enter接受默认值）

第4步：设置柱面序列：直接按Enter接受默认值即可

第5步：设置分区大小：20G（指定大小为20GB，如果按Enter键接受默认值表示所有空间）

第6步：w保存退出

变更磁盘（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已有的数据。