Linux磁盘与文件系统管理

Posted 2020-12-17 cp-linux

本篇主要讲述：

1 磁盘挂载

2 磁盘管理

3 LVM逻辑卷的使用

4 交换分区swap（虚拟内存）

5 RAID

 

1、磁盘挂载操作

1.1 含义

将光盘，U盘，分区，网络存储等设备装到某个Linux目录。

各种命令工具通过访问Linux目录来操作这些设备。

访问光盘的内容

Windows：

光盘文件------->光驱设备------->CD驱动器（图标）

访问点(挂载点)： 访问设备内容需要通过访问点  

Linux：

光盘文件------->光驱设备-------------->目录（/dvd）

/dev/sr0     #光驱的设备名称

/dev/hdc   

[root@localhost ~]# ls -l /dev/cdrom                    #光驱设备的快捷方式

lrwxrwxrwx. 1 root root 3 May 17 05:49 /dev/cdrom -> sr0

[root@localhost ~]# mkdir /dvd

[root@localhost ~]# mount /dev/cdrom /dvd/     #提供设备的访问点

mount: /dev/sr0 is write-protected, mounting read-only

[root@localhost ~]# ls /dvd/

addons  EULA  images    LiveOS      Packages       repodata                 RPM-GPG-KEY-redhat-release

EFI     GPL   isolinux  media.repo  release-notes  RPM-GPG-KEY-redhat-beta  TRANS.TBL

[root@localhost ~]# umount /dvd/   #卸载

 

1.2 实现开机自挂载

在/etc/fstab文件内设置

[root@localhost ~]# cat /etc/fstab

#

# /etc/fstab

# Created by anaconda on Sun Apr 12 16:21:56 2020

#

# Accessible filesystems, by reference, are maintained under ‘/dev/disk‘

# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info

#

/dev/mapper/rhel-root   /                       xfs     defaults        1 1

UUID=8593eb92-1b71-4f9f-9baf-cbed97462e78 /boot                   xfs     defaults        1 2

/dev/mapper/rhel-swap   swap                    swap    defaults        0 0

文件内挂载参数说明：设备/UUID   挂载点   挂载的文件系统类型    设置挂载的参数   dump是否备份   fsck磁盘检查

文件系统类型：ext2，ext3，ext4，xfs...

挂载的参数分类如下：

auto: 系统自动挂载，fstab默认就是这个选项

defaults: rw, suid, dev, exec, auto, nouser, and async.

noauto 开机不自动挂载

nouser 只有超级用户可以挂载

ro 按只读权限挂载

rw 按可读可写权限挂载

user 任何用户都可以挂载

请注意光驱和软驱只有在装有介质时才可以进行挂载，因此它是noauto

dump备份设置：

其值设置为1时，允许备份；设置为0时，忽略备份

开机是否fsck磁盘检查：

其值设置为1时，开机进行检查；设置为0时，不进行检查。

2、磁盘管理

磁道：track

扇区：sector  每个扇区，512字节

磁头：head

柱面：cylinde

2.1 MBR/msdos 分区模式

– 1~4个主分区,或者 0~3个主分区+1个扩展分区(n个逻辑分区)

– 最大支持容量为 2.2TB 的磁盘

– 扩展分区不能格式化

识别硬盘 => 分区规划 => 格式化 => 挂载使用

2.2 查看磁盘lsblk

[root@localhost ~]# lsblk

NAME          MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT

fd0             2:0    1    4K  0 disk

sda             8:0    0    5G  0 disk

├─sda1          8:1    0  500M  0 part /boot

└─sda2          8:2    0  4.5G  0 part

  ├─rhel-root 253:0    0    4G  0 lvm  /

  └─rhel-swap 253:1    0  512M  0 lvm  [SWAP]

sdb             8:16   0    5G  0 disk

sr0            11:0    1  3.5G  0 rom

2.3 修改硬盘的分区表

使用fdisk 命令（分区格式为MBR）

使用gdisk命令（分区格式为GPT）

常用交互指令:

m 列出指令帮助

p 查看现有的分区表

n 新建分区

d 删除分区

q 放弃更改并退出

w 保存更改并退出

[root@server0 ~]# fdisk   /dev/vdb

n 创建新的分区----->回车----->回车---->回车----->在last结束时 +2G

p 查看分区表

n 创建新的分区----->回车----->回车---->回车----->在last结束时 +2G

d 删除分区

w 保存并退出

 

2.4 格式化文件系统

mkfd工具集

mkfs.ext3  分区设备路径

mkfs.ext4  分区设备路径

mkfs.xfs   分区设备路径

mkfs.vfat  分区设备路径

[root@server0 ~]# mkfs.xfs /dev/vdb1

[root@server0 ~]# mkfs.ext4 /dev/vdb2

2.5 查看分区文件系统

blkid 

[root@localhost ~]# blkid

/dev/sda1: UUID="8593eb92-1b71-4f9f-9baf-cbed97462e78" TYPE="xfs"

/dev/sda2: UUID="UizqW3-bEOH-iNXT-q4c1-xfua-TTwK-FJiOMk" TYPE="LVM2_member"

/dev/sr0: UUID="2014-05-07-03-58-46-00" LABEL="RHEL-7.0 Server.x86_64" TYPE="iso9660" PTTYPE="dos"

/dev/mapper/rhel-root: UUID="6ebb5d4b-51dd-4d9b-85b8-78b7aed37d30" TYPE="xfs"

/dev/mapper/rhel-swap: UUID="43f548d3-1ea3-4d8d-9cec-f90aef868ca1" TYPE="swap"

[root@server0 ~]# blkid /dev/vdb1

[root@server0 ~]# blkid /dev/vdb2

挂载使用

[root@server0 ~]# mkdir /part1

[root@server0 ~]# mkdir /part2

[root@server0 ~]# mount /dev/vdb1 /part1

[root@server0 ~]# mount /dev/vdb2 /part2

2.6 查看正在挂载使用的设备信息

[root@server0 ~]# df  -h

缓解根分区的压力

[root@server0 ~]# find  -size  查找较大的目录有哪些

[root@server0 ~]#  还分新的分区 /dev/vdc1

[root@server0 ~]#  mount /dev/vdc1   /mnt

[root@server0 ~]#  cp -r /home/*    /mnt

[root@server0 ~]#  rm -rf /home/*

[root@server0 ~]#  umount /mnt

[root@server0 ~]#  mount /dev/vdc1   /home

将虚拟机server重起

[root@server0 ~]# reboot

 

3、LVM逻辑卷的使用(logicl volume)

1）整合分散的空间

2）实现分区的动态扩大与缩减

在“分区 --> 格式化”中间增加的一个逻辑层

–零散空闲存储 ---- 整合的虚拟磁盘 ---- 虚拟的分区----- 格式化------ 挂载

物理卷：Physical Volume

卷组：Volume Group

逻辑卷：Logical Volume

将众多的物理卷，组成卷组，再从卷组中划分逻辑卷

综合分区

将/dev/vdc划分6个分区，3个主分区，一个扩展分区，2个逻辑分区

[root@server0 ~]# fdisk   /dev/vdc

n 创建新的分区----->回车----->回车---->回车----->在last结束时 +10G

n 创建新的分区----->回车----->回车---->回车----->在last结束时 +10G

n 创建新的分区----->回车----->回车---->回车----->在last结束时 +10G

p 查看分区表

n 创建新的分区

 ----->回车---->起始回车----->结束回车  将所有空间给扩展分区

p 查看分区表

n 创建新的分区----->起始回车------>结束+10G

n 创建新的分区----->起始回车------>结束+10G

wq 保存并退出

[root@server0 ~]# partprobe         #刷新分区表

[root@server0 ~]# ls /dev/vdc[1-6]

[root@server0 ~]# lsblk

[root@server0 ~]# ls /dev/vdc*

3.1 新建逻辑卷

1）新建卷组

命令格式：vgcreate  卷组名称   分区路径

[root@server0 ~]# vgcreate  myvg  /dev/vdc1  /dev/vdc2

[root@server0 ~]# vgs

[root@server0 ~]# pvs    #查看卷组

2）创建逻辑卷

命令格式：lvcreate  -n  逻辑卷名称  -L 大小  基于卷组

[root@server0 ~]# lvcreate  -n  mylv  -L 16G   myvg

[root@server0 ~]# lvs    #查看逻辑卷

3）使用LVM逻辑卷

[root@server0 ~]# mkfs.ext4 /dev/myvg/mylv   #格式化

[root@server0 ~]# mkdir /lvm

vim /etc/fstab                                    #开机自挂载

路径   挂载点 格式  defaults  0  0

[root@server0 ~]# mount -a

[root@server0 ~]# df -h

 

3.2 LVM逻辑卷的扩展

(1)卷组有足够的剩余空间

a.直接扩展逻辑卷的空间

[root@server0 ~]# vgs

[root@server0 ~]# lvextend  -L  19G  /dev/myvg/mylv

[root@server0 ~]# lvs

[root@server0 ~]# vgs

b.扩展文件系统的大小

扩展ext4文件系统：使用resize2fs进行格式化

扩展xfs文件系统： 使用xfs_growfs进行格式化

[root@server0 ~]# df  -h | tail -1

[root@server0 ~]# blkid /dev/myvg/mylv

[root@server0 ~]# resize2fs /dev/myvg/mylv   #格式化

[root@server0 ~]# df  -h | tail -1

(2)卷组没有足够的剩余空间

a.扩展卷组空间

[root@server0 ~]# vgextend myvg /dev/vdc3

[root@server0 ~]# vgs

b.直接扩展逻辑卷的空间

[root@server0 ~]# vgs

[root@server0 ~]# lvextend  -L  25G  /dev/myvg/mylv

[root@server0 ~]# lvs

[root@server0 ~]# vgs

c.扩展文件系统的大小

[root@server0 ~]# df  -h | tail -1

[root@server0 ~]# resize2fs /dev/myvg/mylv

[root@server0 ~]# df  -h | tail -1

以下作为了解：

缩减：不要做， 先缩减文件系统的大小，在缩减空间大小

[root@server0 ~]# resize2fs /dev/myvg/mylv 10G

[root@server0 ~]# umount /lvm

[root@server0 ~]# resize2fs /dev/myvg/mylv 10G

resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)

请先运行 ‘e2fsck -f /dev/myvg/mylv‘.

[root@server0 ~]# e2fsck -f /dev/myvg/mylv

[root@server0 ~]# resize2fs /dev/myvg/mylv 10G

[root@server0 ~]# lvreduce -L 10G /dev/myvg/mylv

[root@server0 ~]# lvreduce -L 10G /dev/myvg/mylv

WARNING: Reducing active logical volume to 10.00 GiB

THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)

Do you really want to reduce mylv? [y/n]: y

 

3.3 创建卷组的时候设置PE大小

– vgcreate -s  PE大小   卷组名    空闲分区...

– vgchange -s  PE大小   卷组名

PE:卷组划分空间的单位   4M

[root@server0 ~]# vgdisplay myvg

[root@server0 ~]# vgchange -s 2M  myvg

[root@server0 ~]# vgdisplay myvg

 

3.4 创建逻辑卷的时候指定PE个数

lvcreate   -l   PE个数  -n   逻辑卷名 卷组名

[root@server0 ~]# lvcreate  -l  102  -n  lvtest02  myvg

Logical volume "lvtest02" created

[root@server0 ~]# lvs

 

4、交换分区swap（虚拟内存）

• 相当于虚拟内存,

– 当物理内存不够用时,使用磁盘空间来模拟内存

– 在一定程度上缓解内存不足的问题

[root@server0 ~]# swapon -s    #查看交换空间，组成 成员信息

[root@server0 ~]# mkswap /dev/vdc5    #格式化，交换文件系统

[root@server0 ~]# swapon /dev/vdc5    #启用交换分区

 

[root@server0 ~]# mkswap /dev/vdc6   #格式化，交换文件系统

[root@server0 ~]# swapon /dev/vdc6   #启用交换分区

[root@server0 ~]# swapon -s

 

开机自动启用交换分区 /etc/fstab

[root@server0 ~]# vim /etc/fstab           #开机自挂载

/dev/vdc5  swap  swap   defaults  0 0

/dev/vdc6  swap  swap   defaults  0 0

 

[root@server0 ~]# swapoff /dev/vdc[5-6]   #停用交换分区

[root@server0 ~]# swapon -s

[root@server0 ~]# swapon -a     #检测/etc/fstab交换分区

[root@server0 ~]# swapon -s

 

大容量的使用gpt分区模式：gdisk

交换分区的优先级：-1

 

逻辑卷的扩展：扩展之后lsblk 显示的是扩展之后的总容量

而df -h显示的还是原来的大小

磁盘情况刷新：partprobe

 

功能                物理卷管理      卷组管理      逻辑卷管理

scan/扫描        pvscan            vgscan           lvscan

create/创建     pvcreate          vgcreate         lvcreate

display            pvdisplay         vgdisplay       lvdisplay

remove           pvremove        vgremove       lvremove

extend                                    vgextend        lvextend

 

5、关于dd命令的使用

dd：用指定大小的块拷贝一个文件，并在拷贝的同时进行指定的转换。

注意：指定数字的地方若以下列字符结尾，则乘以相应的数字：b=512；c=1；k=1024；w=2

dd if="input_file" of="out_file"  bs="block_size"  count="number"

参数注释：

1. if=文件名：输入文件名，缺省为标准输入。即指定源文件。< if=input file >

2. of=文件名：输出文件名，缺省为标准输出。即指定目的文件。< of=output file >

3. ibs=bytes：一次读入bytes个字节，即指定一个块大小为bytes个字节。

   obs=bytes：一次输出bytes个字节，即指定一个块大小为bytes个字节。

   bs=bytes：同时设置读入/输出的块大小为bytes个字节。

4. cbs=bytes：一次转换bytes个字节，即指定转换缓冲区大小。

5. skip=blocks：从输入文件开头跳过blocks个块后再开始复制。

6. seek=blocks：从输出文件开头跳过blocks个块后再开始复制。

注意：通常只用当输出文件是磁盘或磁带时才有效，即备份到磁盘或磁带时才有效。

7. count=blocks：仅拷贝blocks个块，块大小等于ibs指定的字节数。

8. conv=conversion：用指定的参数转换文件。

    ascii：转换ebcdic为ascii

    ebcdic：转换ascii为ebcdic

    ibm：转换ascii为alternate ebcdic

    block：把每一行转换为长度为cbs，不足部分用空格填充

    unblock：使每一行的长度都为cbs，不足部分用空格填充

    lcase：把大写字符转换为小写字符

    ucase：把小写字符转换为大写字符

    swab：交换输入的每对字节

    noerror：出错时不停止

    notrunc：不截短输出文件

    sync：将每个输入块填充到ibs个字节，不足部分用空（NUL）字符补齐。

 

 

 案例：/dev/sdb磁盘分区、格式化、挂载

1、磁盘分区操作

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb

Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).

 

Changes will remain in memory only, until you decide to write them.

Be careful before using the write command.

 

Device does not contain a recognized partition table

Building a new DOS disklabel with disk identifier 0x711d3770.

 

Command (m for help): n

Partition type:

   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)

   e   extended

Select (default p):

Using default response p

Partition number (1-4, default 1):

First sector (2048-10485759, default 2048):

Using default value 2048

Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-10485759, default 10485759):

Using default value 10485759

Partition 1 of type Linux and of size 5 GiB is set

 

Command (m for help): p

 

Disk /dev/sdb: 5368 MB, 5368709120 bytes, 10485760 sectors

Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes

Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes

I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

Disk label type: dos

Disk identifier: 0x711d3770

 

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System

/dev/sdb1            2048    10485759     5241856   83  Linux

 

Command (m for help): w

The partition table has been altered!

 

Calling ioctl() to re-read partition table.

Syncing disks.

此时查看磁盘分区情况：

[root@localhost ~]# lsblk

NAME          MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT

fd0             2:0    1    4K  0 disk

sda             8:0    0    5G  0 disk

├─sda1          8:1    0  500M  0 part /boot

└─sda2          8:2    0  4.5G  0 part

  ├─rhel-root 253:0    0    4G  0 lvm  /

  └─rhel-swap 253:1    0  512M  0 lvm  [SWAP]

sdb             8:16   0    5G  0 disk

└─sdb1          8:17   0    5G  0 part

sr0            11:0    1  3.5G  0 rom

 

2、格式化

[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/sdb1

meta-data=/dev/sdb1              isize=256    agcount=4, agsize=327616 blks

         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1

         =                       crc=0

data     =                       bsize=4096   blocks=1310464, imaxpct=25

         =                       sunit=0      swidth=0 blks

naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=0

log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2

         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1

realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

 

[root@localhost ~]# blkid

/dev/sda1: UUID="8593eb92-1b71-4f9f-9baf-cbed97462e78" TYPE="xfs"

/dev/sda2: UUID="UizqW3-bEOH-iNXT-q4c1-xfua-TTwK-FJiOMk" TYPE="LVM2_member"

/dev/sr0: UUID="2014-05-07-03-58-46-00" LABEL="RHEL-7.0 Server.x86_64" TYPE="iso9660" PTTYPE="dos"

/dev/mapper/rhel-root: UUID="6ebb5d4b-51dd-4d9b-85b8-78b7aed37d30" TYPE="xfs"

/dev/mapper/rhel-swap: UUID="43f548d3-1ea3-4d8d-9cec-f90aef868ca1" TYPE="swap"

/dev/sdb1: UUID="db62328e-05c1-4760-ba6d-44e90cf5c4c5" TYPE="xfs"

3、挂载

[root@localhost ~]# mount /dev/sdb1 /dvd/

[root@localhost ~]# df -h

Filesystem             Size  Used Avail Use% Mounted on

devtmpfs               910M     0  910M   0% /dev

tmpfs                  918M     0  918M   0% /dev/shm

tmpfs                  918M  8.6M  909M   1% /run

tmpfs                  918M     0  918M   0% /sys/fs/cgroup

/dev/mapper/rhel-root  4.0G  2.2G  1.9G  53% /

/dev/sda1              497M  100M  398M  20% /boot

/dev/sdb1              5.0G   33M  5.0G   1% /dvd

 

案例：上述分区后的磁盘取消挂载后进行逻辑卷操作

(1)新建卷组

[root@localhost ~]# vgcreate myvg /dev/sdb1

WARNING: dos signature detected on /dev/sdb1 at offset 510. Wipe it? [y/n] y

  Wiping dos signature on /dev/sdb1.

  Physical volume "/dev/sdb1" successfully created

  Volume group "myvg" successfully created

(2)查看卷组

[root@localhost ~]# vgs

  VG   #PV #LV #SN Attr   VSize VFree

  myvg   1   0   0 wz--n- 5.00g 5.00g

  rhel   1   2   0 wz--n- 4.51g    0

 

[root@localhost ~]# pvs

  PV         VG   Fmt  Attr PSize PFree

  /dev/sda2  rhel lvm2 a--  4.51g    0

  /dev/sdb1  myvg lvm2 a--  5.00g 5.00g

 

(3)创建逻辑卷

[root@localhost ~]# lvcreate -n mylv -L 100M myvg

  Logical volume "mylv" created

[root@localhost ~]# lvs

  LV   VG   Attr       LSize   Pool Origin Data%  Move Log Cpy%Sync Convert

  mylv myvg -wi-a----- 100.00m

  root rhel -wi-ao----   4.01g

  swap rhel -wi-ao---- 512.00m

(4)格式化

[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/myvg/mylv

meta-data=/dev/myvg/mylv         isize=256    agcount=4, agsize=6400 blks

         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1

         =                       crc=0

data     =                       bsize=4096   blocks=25600, imaxpct=25

         =                       sunit=0      swidth=0 blks

naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=0

log      =internal log           bsize=4096   blocks=853, version=2

         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1

realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

 

 

[root@localhost ~]# blkid

/dev/sda1: UUID="8593eb92-1b71-4f9f-9baf-cbed97462e78" TYPE="xfs"

/dev/sda2: UUID="UizqW3-bEOH-iNXT-q4c1-xfua-TTwK-FJiOMk" TYPE="LVM2_member"

/dev/sr0: UUID="2014-05-07-03-58-46-00" LABEL="RHEL-7.0 Server.x86_64" TYPE="iso9660" PTTYPE="dos"

/dev/mapper/rhel-root: UUID="6ebb5d4b-51dd-4d9b-85b8-78b7aed37d30" TYPE="xfs"

/dev/mapper/rhel-swap: UUID="43f548d3-1ea3-4d8d-9cec-f90aef868ca1" TYPE="swap"

/dev/sdb1: UUID="r0Gwlx-9ncs-3STR-hADl-JELT-03fe-hWSD6C" TYPE="LVM2_member"

/dev/mapper/myvg-mylv: UUID="573daf95-04bc-420f-9086-c016082ce1d2" TYPE="xfs"

[root@localhost ~]# lsblk

NAME          MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT

fd0             2:0    1    4K  0 disk

sda             8:0    0    5G  0 disk

├─sda1          8:1    0  500M  0 part /boot

└─sda2          8:2    0  4.5G  0 part

  ├─rhel-root 253:0    0    4G  0 lvm  /

  └─rhel-swap 253:1    0  512M  0 lvm  [SWAP]

sdb             8:16   0    5G  0 disk

└─sdb1          8:17   0    5G  0 part

  └─myvg-mylv 253:2    0  100M  0 lvm

sr0            11:0    1  3.5G  0 rom

(5)挂载使逻辑卷

[root@localhost ~]# mount /dev/myvg/mylv /dvd/

[root@localhost ~]#

[root@localhost ~]# df -h

Filesystem             Size  Used Avail Use% Mounted on

devtmpfs               910M     0  910M   0% /dev

tmpfs                  918M     0  918M   0% /dev/shm

tmpfs                  918M  8.6M  909M   1% /run

tmpfs                  918M     0  918M   0% /sys/fs/cgroup

/dev/mapper/rhel-root  4.0G  2.2G  1.9G  53% /

/dev/sda1              497M  100M  398M  20% /boot

/dev/mapper/myvg-mylv   97M  5.2M   92M   6% /dvd

 

5、RAID

RAID阵列概述(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)   廉价冗余磁盘阵列

– 通过硬件/软件技术,将多个较小/低速的磁盘整合成一个大磁盘

– 阵列的价值:提升I/O效率、硬件级别的数据冗余

– 不同RAID级别的功能、特性各不相同

5.1 RAID0

条带模式

最少使用两块磁盘；

同一个文档分散存在不同磁盘；

并行写入以提高效率；

5.2 RAID1

镜像模式

最少使用两块磁盘；

一个文档复制成多份，分别写入不同磁盘；

多份拷贝提高可靠性，效率无提升；

5.3 RAID01/RAID10

整合RAID0，RAID1的优势；并行存取提高效率，镜像写入提高可靠性

5.4 RAID5

高性价比模式，至少3块磁盘

相当于RAID0和RAID1的折中方案

至少需要一块磁盘的容量来存放校验数据