linux下的磁盘管理

Posted 2020-12-29

1.磁盘管理

磁盘是我们日常生活中最主要的存储介质，在工业领域同样有着大量的使用，对于一块硬盘，我们并不能直接读取上面的数据，因为磁盘上的是二进制数据，有磁性代表着1，没磁性代表着0，读取数据是计算机操作系统帮我们做的，那么计算机是如何读取磁盘上的数据呢？
计算机通过磁头检查磁盘上有没有磁性来读取数据，磁盘有着3组重要的数据，即是柱面号，盘片号（也可以称作磁头号），扇区号，通过这3组数据我们就能够在磁盘上定位扇区，系统通过其他操作可以找到具体存在该扇区的数据。
磁盘的最小模块称作块，即blank，所以我们将一切以块为最小模块的设备称为块设备。
1.分区表结构
一块硬盘上至少会有一个分区，我们可以通过下面的命令查看当前的分区表结构：

hexdump -C -n 512 -v /dev/sda

-C表示使用16进制显示，-n表示显示前多少字节，由于分区表结构存储在前512字节，所有我们只需要查看前512 字节，-v不忽略0，如果不加-v，会把分区表中的结构中的0忽略不现实。我当前的分区表结构如下图：

在前512字节中，又可以分为三个部分，其中0-446字节代表的是系统启动时的引导启动程序，第447到第510字节存储的是真正的分区表结构，第511和第512字节的55aa代表的是结束标志。
在第447到510字节，一共有64字节，对于MBR分区表结构来说，这64字节一共分为4部分，每一部分都是一张分区表，每一部分16字节，第一字节是80或者00，80代表活动分区，00代表非活动分区， MBR分区表结构采用的是CHS寻址方式，所以第二到第四字节代表的是该分区开始的磁头号，扇区号，柱面号，其中第二字节8位表示磁头号，第三字节低6位代表的是扇区号，第三字节的高两位与第四字节的8位一共10位代表柱面数，第五字节表示分区类型，如果是0表示未被占用，我们可以用下面的命令查看所有的分区表类型

fdisk /dev/sda
L/l

L或者l都可以查看到所有的分区表类型，然后接下来的三字节代表的是该分区表的结束的磁头号，扇区号，柱面数，第6字节表示结束磁头号，第七字节低六位表示扇区号，高两位以及第八字节表示结束的柱面号，采用这种CHS寻址方式，最大寻址空间只有8G，采用24位寻址，即是有2^24个扇区，每个扇区512B，即2^9B，得出一共2^33B，即是8G，但是大多数的硬盘大小都是大于8G的，这种时候就只能采用LBA寻址方式了，LBA采用48位寻址，最大寻址空间128PB，即为2^48*2^9B，得出结果即为128PB。而分区表的后8字节采用的即是LBA寻址方式，前4字节代表起始位，后4字节代表结束位，采用32位寻址方式，寻址范围为2T，所有MBR分区表结构的最大分区大小为2T，如果超过2T，就只能采用GPT分区表结构了。
但是64位只能有4个分区，这在实际使用中是不够的，这时候就需要扩展分区，扩展分区需要牺牲一个主分区来标识扩展分区，指向第一个扩展分区，扩展分区同样有一张分区表结构，同样是512字节，不过前446字节全为0，最后两字节仍然是55aa代表分区表结束，中间64字节，同样分为4个16字节，第一个16字节与主分区的16字节完全相同，第二个16字节则指向下一个扩展分区表，后两个16字节暂时未被使用，这样我们可以创建任意多个分区。
至于GPT分区表结构，暂时不学习。
2.分区管理
我们可以使用lsblk列出当前所有的块设备，例如：

lsblk

创建分区可以使用三个命令，分别是fdisk，parted，gdisk。
fdisk
可以使用fdisk命令查看分区。

fdisk -l

列出当前硬盘中的所有分区表信息，如

fdisk -l /dev/sda

列出/dev/sda的分区表，如

可以使用fdisk命令来管理分区，如

fdisk /dev/sda

使用上面的命令后，会脱离当前shell，进入管理分区表的界面，这里有一些子命令：
p，查看当前分区列表，如：

o，创建新的分区表结构，分区表结构为，msdos，即为MBR分区表结构，在这之前我们添加一块硬盘，并使其生效，生效的命令如下：

 echo ‘- - -‘>/sys/class/scsi_host/host0/scan 
 或
  echo ‘- - -‘>/sys/class/scsi_host/host2/scan 

然后用o创建新的分区表结构，如下

t，更改分区类型，如：

n，创建新的分区，如：

p代表的是创建主分区，e代表的是扩展分区，然后输入分区号，和分区开始柱面和分区大小，可以是结束柱面号，也可以是+分区大小，单位是K，M，G
可以用p查看一下，例如：

d，删除分区，如：

w，保存分区并退出，如
当我们创建一张分区表后，可以在管理页面用p查看到该分区表的信息，但是如果脱离当前页面就不会生效，我们可以用w使其生效，例如：
w前

保存

w后

q，不保存退出

分区创建后，可以用下面的命令查看内核是否已经识别到新的分区表，例如：

cat /etc/partations

可以看到新的分区sdb1已经被内核识别到，但当我们对系统盘新加一个分区时，情况就会不一样，例如：
新建一个分区sda6：

使用上面命令查看是否被内核识别到：

我们可以发现并没有sda6，这是因为系统盘中的操作系统已经被读取，不会再次被内核重新读取，下次重启生效，使其立即生效的方法如下：

partprobe /dev/sda

这条命令在centos7，以及6之前的系统都是可用的，但6是不可用的，在centos6中可以使用下面的这条命令：

partx -a /dev/sda

然后用之前的命令查看：

gdisk
gdisk命令和fdisk命令相似，只不过创建的是gpt分区，使用的依然是msdos分区表结构，例如：

parted

parted -l

列出分区信息：

parted /dev/sda print

列出指定分区的信息，例如：

可以用下面的命令创建分区

parted /dev/sdb mkpart primary 1 2G

1代表从第一个字节开始，2G代表大小为2G
parted是实时生效的，所有在使用过程中小心使用。