详解linux磁盘管理

                       磁盘管理

设备文件

1. I/O ports：I/O设备地址

2. 一切皆文件，open（），read（），write（），close（），对设备的操作也都是通     过这些底层函数进行的进行操作的

设备类型：

       1. 块设备：block 存取单位“块”磁盘，（数据在磁盘中以块进行  存储的，它是零散          的随机存储）

       2. 字符设备：char 存取单位“字符”，键盘

解释：在/etc/dev 目录下，用ls -l 显示该目录下的详细信息会看到用b 和c来标识的文件，该文件是字符设备还是块设备

设备文件：

设备文件关联至一个设备驱动程序，进而能够跟与之对应硬件设备进行通信

设备号码：主设备号  次设备号

     主设备号，标识设备类型（比如硬盘，光盘，终端等）

     次设备号：标识同一类型下的不同设备（不同分区它的次设备编号也不                同）

 /dev/vda 是虚拟磁盘，不是真实的磁盘

   如下图

硬盘接口和类型

       并行：

IDE：133MB/s     SCSI：640MB/s

串口：

SATA : 6GPs

SAS : 6Gps    注意  这两个单位是b

USB: 480MB/s 注意   这个单位是B

   思考：为什么串口的速度会那个快，并发接口每个针脚之间存在磁干扰，  并且没有错误修复，如果出现错误，会反复进行重传，这样它比串口的速度就会慢很多

       rpm：在硬盘中指的是转速每分钟，rotations  per  minute

 设备文件

磁盘设备的设备文件命名：/dev/DEV_FILE

IDE: /dev/hd（而在os7上这种接口的命令已经统一改为/dev/sd）

 SCSI, SATA, SAS, USB:  /dev/sd

 不同设备：再用a-z字母进行区分/dev/sda/dev/sdb /dev/sdc/。如 果26个字符还不够           标识的话，那么就用/dev/sdaa  /dev/sdab  ……进行标识

       同一设备上的不同分区：可以用数字进行表示1、2、2…..

/dev/sda1, /dev/sda5

磁盘存储术语

head ：磁头  256个磁头

track ：磁道  1024 个磁道

cylinder: 柱面  1024

secotr: 扇区，512bytes   63个扇区

总的容量为：512*63*1024*256  

扇区*扇区个数*磁道数*磁头（或者盘面）

 

磁盘的结构：

磁盘  、 磁臂  、磁头、  扇区 、 磁道 、电机、盘片

遵循CHS标准，及柱面，磁头，扇区，磁盘管理的三围

用fdisk -l 来显示

早其的时候是以整个柱面进行划分的，同一个柱面不能相互被两个分区占用，

一个柱面是8兆，所以分区大小应该是8兆的整数倍

 而在os7上是以扇区进行定义分区大小的

显示磁盘大小 df   -h命令

fdisk是一个磁盘的管理工具

如果想让os7显示以柱面为分区单位那么就得用

fdisk  -l  -u=cylinders

 

磁盘分区：

为什么要分区？

优化I/O 性能  如：对文件进行操作时无需对整个磁盘进行操作，而是针对某个磁盘。

实现磁盘空间配额限制 如：可以限制磁盘空间

隔离系统和程序  如：/boot分区

安装多个OS   如：一块硬盘上可以格式话成多个文件系统

提高修复速度  如：果某个磁盘某个位置有问题，不需要进行全         盘进行搜素修复，而是针对某个分区进行修复

分区

分区的方式有两种：MBR    GPT

MBR：主引导记录master boot record 使用32位表示扇区数量，因 为2的32次方为4G 而一个扇区的大小是512个字节，所以总大小为2T

通常是柱面进行分区的

    0磁道0扇区：512字节

前446位：是与系统加载有关

系统加载

还有更早的lilo  只是引导机器

os6的有grub

os7而现在普遍用的grub2，还可以做一些加密和修复功能

64字节：分区表

用16字节标识一个分区：因此只能表示4个分区

用来标识磁盘从第几个柱面开始，到第几个柱面结束来表示一个分区

最后两位：标识位55AA

如果没有这个55AA的标志位，会表示这个磁盘上没有分区表，表示为一个裸盘，同时也是一个分区表的结束标识位

  4个主分区 或者3个主分区和一个扩展分区+逻辑分区，其中逻辑分 区可以有多个

MBR硬盘分区结构图

其中分区表中16字节

第一字节  引导标志80表示活动分区，活动区域表示引导操作系统00表示非活动区域

第二字节  表示磁头号

第三字节和第四字节  第三字节低6为表示的是扇区号高两位和第四位表示的是柱面编号分区开始点

第五位  分区类型，0表示未使用分区

第六位  磁头号

第七字节和第八字节   第七位低6位表示扇区，高2位和第八个字节表示柱面号，

后四个字节表示分区开始LBA，就是把前面的

最后四字节表示分区结束LBA  逻辑寻址方式，是把chs模式转变成线性一维寻址方式

 

扩展分区

扩展分区0号扇区

扩展分区（446字节）全为零

分区表项同逻辑分区一样

但是每个逻辑分区前面都有一个零扇区

     中间的那个提示表示的是分区一，没有以一个完整的柱面作为一个整分区

      如果不想看那个信息可以用

      fdisk -lc

linux中也支持以扇区为表示的显示分区信息

fdisk -lcu

如何产看磁盘的分区表的二进制呢？

hexdump  -C -n 512 /dev/sda

备份分区表，但不是备份硬盘数据，备份的只是分区表

用dd  if=/dev/sda  of=/root/mbr bs=1 count=512

恢复分区表

dd if=/root/mbr   of=/dev/sdb

注意扩展分区里面的逻辑分区备份不回来的，因为扩展分区中逻辑分区是保存在零扇区的，而不是硬盘的零扇区，逻辑分区不在mbr中存储

dd if=/dev/zero  of=/dev/sdb bs=1  count=446

如何生效刚加入的硬盘，

1重启

2.用命令：echo “– – –”>/sys/class/scsi_host/host2/scan

注意两个横线直接是有空格的

GRT分区

支持128个分区，使用64位支持8Z（512byte/block）和64Z

使用128为UUiD表示磁盘和分区GPT

分区表自动备份在头和尾两份，并没有CRC校验位

UEFI（统一扩展固件接口）硬件支持GPT是操作系统使操作系统启动

如果不用GPT做引导，只是存数据，这样有没有有硬件支持都无所谓

LBA0内是存放伪MBR，及protection MBR、

因为很多分区工具只识别MBR分区方式，如果没有这个分区表会以为这是一个裸磁盘，这时候系统会提示设备为空，其实里面可能是有数据的，这样可能会造成数据的丢失

保护MBR的作用就是提示，就是提示上面有分区，不要轻易分区

防止老的分区工具破坏gpt分区

前面是分区表，后面是分区，最后面是备份分区表

列出块设备：lsblk

创建分区使用

fdisk创建MBR分区，也支持GPT，对于一块硬盘，最多只能管理15个分区

gdisk创建GPT分区

parted 高级分区操作（创建、复制、调整大小等等）他是非交互的因次操作比较危险慎用

partprobe  同步置内存分区表

查看分区的三种方式

第一种：lsblk

第二种：ll /dev/sd*

第三种：cat /proc/partitions

查看正在生效的设备，所谓生效就是加载到内存中

fdisk其实也能管理gpt格式的分区但是不长用，也不推荐用

要管理gpt有一个专门的工具进行管理gdisk

用fdisk分区时一定注意是对磁盘进行分区，而不是对分区进行分区

fdisk  /dev/sdb   

而不是 对分区进行进行分区，当然对分区进行在分区也不是是不可以只是不能分，这是会显示一个p的标识表示里面一个分区

在查看分区表中显示的块大小是以1k为大小的

解决添加分区后没有同步的问题

partx -a /dev/sda

partprobe 只有os6上不会生效

删除分区同步

partx -d –nr 7-8 /dev/sda   n是分区号

查看正在生效的设备，所谓生效就是加载到内存中

fdisk其实也能管理gpt格式的分区但是不长用，也不推荐用

要管理gpt有一个专门的工具进行管理gdisk

用fdisk分区时一定注意是对磁盘进行分区，而不是对分区进行分区

fdisk  /dev/sdb   

而不是 对分区进行进行分区，当然对分区进行在分区也不是是不可以只是不能分，这是会显示一个p的标识表示里面一个分区

在查看分区表中显示的块大小是以1k为大小的

解决添加分区后没有同步的问题

partx -a /dev/sda

partprobe 只有os6上不会生效

删除分区同步

partx -d –nr 7-8 /dev/sda   n是分区号

parted 的操作都是实时生效的，小心使用

v    用法：parted [ 选项]… [备 设备 [令 命令 [ 参数]…]…]

parted /dev/sdb mklabel     gpt|msdos 创建gpt方式或是mbr方式分区

parted /dev/sdb print 打印分区列表

parted /dev/sdb mkpart primary 1 200 创建分区，

parted /dev/sdb rm 1 删除分区

parted -l

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。操作系统

中负责管理和存储文件信息的软件结构称为文件管理系统，

简称文件系统。

          从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组

织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的

系统。具体地说，它负责为用户建立文件，存入、读出、修

改、转储文件，控制文件的存取，安全控制，日志，压缩，

加密等

文件系统类型 Linux 文件系统: ext2, ext3, ext4, xfs （SGI ）, btrfs（ Oracle ）, reiserfs, jfs （AIX ）, swap

swap: 交换分区

光盘：iso9660

Windows ：fat32, ntfs

Unix: FFS （fast ）, UFS （unix ）, JFS2

网络文件系统：NFS, CIFS（windows的文件共享）

集群文件系统：GFS2, OCFS2 （oracle） ）

分布式文件系统：ceph, moosefs, mogilefs, glusterfs,红帽的数据同步

Lustre

RAW ：未经处理或者未经格式化产生的文件系统，分完区，没有进行任何操作，

文件系统分类

根据其是否支持"journal" 功能：

日志型文件系统: ext3, ext4, xfs, …

非日志型文件系统: ext2, vfat

文件系统的组成部分：

内核中的模块：ext4, xfs, vfat

用户空间的管理工具：mkfs.ext4, mkfs.xfs,mkfs.vfat

v Linux 的虚拟文件系统：VFS

查前支持的文件系统：cat /proc/filesystems

用lsmod可以查看系统支持的安装模块

上图的数字表示的引用的次数

查看系统所支持的文件系统

autofs自动挂载，只有一访问/misc/cd就会触发这个命令

创建文件系统

mkfs.ext4  /dev/sdb1 一旦创建就会自动创建一个UUID

UUID来唯一标识一个分区标识

查看文件的大小du 命令

ext4文件系统中最小的单位是1k 2k 4k

用命令tune2fs  -l  /dev/sda |grep size

在一个分区中，通常会有超块来记录组的元信息，包括：里面分了几个组每个组是从第几个块到第几个组结束，块大小，在格式话的时候超级开的大自动已经完成了备份，

一个组的大小通常是8192

用命令dumpe2fs   /dev/sdb1

查看文件类型

blkid

用卷标进行查找blkid -L 卷标名

blkid  -U  uuid=dedjggj

如何生成随机生成uuidgen

 

如何去掉日志功能和添加日志功能

tune2fs  -O   ^has_journal  /dev/sda5

tune2fs  -O   has_journal   /dev/sda5

只有挂载才能查看用df命令查看

mkfs 命令：

(1) # mkfs.FS_TYPE /dev/DEVICE

ext4

xfs

btrfs

vfat

(2) # mkfs -t FS_TYPE /dev/DEVICE

-L 'LABEL': 设定卷标

e2label  /dev/sdb1  /mnt/sdb1如果已经格式化了，就用这个进行修改卷标名称

 mke2fs ：ext 系列文件系统专用管理工具

-t {ext2|ext3|ext4}

-b {1024|2048|4096}

-L 'LABEL'

-j: 于 相当于 -t ext3

mkfs.ext3 = mkfs -t ext3 = mke2fs -j = mke2fs -t ext3

-i #: 为数据空间中每多少个字节创建一个inode ；此大

小不应该小于block 的大小

-N # ：为数据空间创建个多少个inode

-m #: 默认5%, 为管理人员预留空间占总空间的百分比

-O FEATURE[,…] ：启用指定特性

-O ^FEATURE

文件系统标签

tune2fs ：重新设定ext 系列文件系统可调整参数的值

-l ：查看指定文件系统超级块信息；super block

-L 'LABEL' ：修改卷标

-m # ：修预留给管理员的空间百分比

-j: 将ext2 升级为ext3

-O: 文件系统属性启用或禁用, –O ^has_journal

-o: 调整文件系统的默认挂载选项,–o ^acl

-U UUID: 修改UUID 号；

v dumpe2fs： ：

-h查看超级块信息（分组信息），分区用分组管理

mount  -o  acl  /dev/sdb   /mnt/sdb3 用mount来加载acl

tune2fs  -o acl

然后用fsck命令修复

 常发生于死机或者非正常关机之后

v 挂载为文件系统标记为“dirty” ”

v fsck: File System Check

fsck.FS_TYPE

fsck -t FS_TYPE

-a: 自动修复错误

-r: 交互式修复错误

v 注意: FS_TYPE 一定要与分区上已经文件类型相同；

v e2fsck ：ext 系列文件专用的检测修复工具

-y ：自动回答为yes

-f ：强制修复

挂载mount

挂载: 将额外文件系统与根文件系统某现存的目录建立起关联

关系，进而使得此目录做为其它文件访问入口的行为

v 卸载:为 为 解除此关联关系的 过程

v 把设备关联挂载点：mount Point

mount 卸载时：可使用设备，也可以使用挂载点

umount

v 挂载点下原有文件在挂载完成后会被临时隐藏

v 挂载点目录一般为空

 用mount 命令挂载文件系统

 挂载方法：mount DEVICE MOUNT_POINT

v mount ：通过查看/etc/mtab 文件显示当前已挂载的所有设备

v mount [-fnrsvw] [-t vfstype] [-o options] device dir

device ：指明要挂载的设备；

(1) 设备文件：例如/dev/sda5

(2) 卷标：-L 'LABEL', 如 例如 -L 'MYDATA'

(3) UUID, -U 'UUID'如 ：例如 -U '0c50523c-43f1-

45e7-85c0-a126711d406e'

(4) 伪文件系统名称：proc, sysfs, devtmpfs, configfs

dir ：挂载点

事先存在；建议使用空目录

进程正在使用中的设备无法被卸载

mount常用命令选项

 -t vsftype ：指定要挂载的设备上的文件系统类型

v -r: readonly ，只读挂载

v -w: read and write, 读写挂载

v -n: 不更新/etc/mtab ，相当于#mount

v -a ：自动挂载所有支持自动挂载的设备( 定义在了/etc/fstab

文件中，且挂载选项中有auto 功能)

v -L 'LABEL': 以卷标指定挂载设备

v -U 'UUID': 以UUID 指定要挂载的设备

v -B, –bind: 绑定目录到另一个目录上

v 查看内核追踪到的已挂载的所有设备：

cat /proc/mounts

mount常用命令选项

-o options ：( 挂载文件系统的选项) ，多个选项使用逗号分隔

async ：异步模式

sync ：同步模式, 内存更改时，同时写磁盘

atime/noatime ：包含目录和文件

diratime/nodiratime ：目录的访问时间戳

auto/noauto ：是否支持自动挂载, 是否支持-a 选项

exec/noexec ：是否支持将文件系统上运行应用程序

dev/nodev ：是否支持在此文件系统上使用设备文件

suid/nosuid ：不否支持suid 和sgid 权限

remount ：重新挂载

ro ：只读

rw： ： 读写

user/nouser ：是否允许普通用户挂载此设备，默认管理员才能挂载

acl ：启用此文件系统上的acl 功能

v Defaults ：相当于rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async

卸载命令和/etc/fstab

查看挂载情况:

#findmnt MOUNT_POINT

v 查看正在访问指定文件系统的进程：

#lsof MOUNT_POINT

#fuser -v MOUNT_POINT

v 终止所有在正访问指定的文件系统的进程：

# fuser -km MOUNT_POINT

v 卸载：

# umount DEVICE

# umount MOUNT_POINT

配置文件系统体系

v 被 被mount 、fsck 和其它程序使用

v 系统重启时保留文件系统体系

v 可以在设备栏使用文件系统卷标

v 使用mount -a 命令挂载/etc/fstab 中的所有文件系统