分区”魔术师”的磁盘管理

设备文件

I/O Ports: I/O设备地址

一切皆文件：

open(), read(), write(), close()

设备类型：

块设备： block，存取单位“块”，磁盘

字符设备： char，存取单位“字符”，键盘

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： major number, 标识设备类型

次设备号： minor number, 标识同一类型下的不同设备

硬盘接口类型

并行：

IDE： 133MB/s

SCSI： 640MB/s

串口：

SATA： 6Gbps

SAS： 6Gbps

USB： 480MB/s

rpm: rotations (硬盘转速)

设备文件

磁盘设备的设备文件命名：

• /dev/DEV_FILE

IDE: /dev/hd

SCSI, SATA, SAS, USB: /dev/sd

不同设备： a-z

/dev/sda, /dev/sdb, …

同一设备上的不同分区： 1,2, …

硬盘结构

head：磁头

track：磁道

cylinder: 柱面

secotr: 扇区， 512bytes

为什么是分区？

• 优化I/O性能

• 实现磁盘空间配额限制

• 隔离系统和程序

• 提高修复速度

• 安装多个OS

• 采用不同文件系统

分区

两种分区方式： MBR， GPT

MBR: Master Boot Record， 1982年， 使用32位表示扇区 数， 分区不超过2T

如何分区：按柱面

0磁道0扇区： 512bytes

• 446bytes: boot loader

• 64bytes：分区表

• 16bytes: 标识一个分区

• 2bytes: 55AA(标识磁盘分区是否存在分区)

MBR分区结构

• 4个主分区； 3主分区+1扩展(N个逻辑分区)

GPT分区

GPT:GUID（ Globals Unique Identifiers） partition table 支持128个分区，使用64位，支持8Z（ 512Byte/block ） 64Z （4096Byte/block）

使用128位UUID 表示磁盘和分区 GPT分区表自动备份在头 和尾两份，并有CRC校验位

UEFI (统一扩展固件接口)硬件支持GPT，使操作系统启动 GPT分区结构

EFI部分又可以分为4个区域： EFI信息区(GPT头)、分区表、 GPT分区、备份区域

列出可用的磁盘设备

图形化磁盘管理功能工具：点击“应用程序” -> “系统工具” ->“磁盘”或执行命令gnome-disks

管理分区

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分区

gdisk 创建GPT分区

GNU parted 高级分区操作（创建、复制、调整大小等等） partprobe－重新设置内存中的内核分区表版本

• fdisk /dev/sdb

• gfisk /dev/sdb 类fdisk 的GPT分区工具

fdisk -l [-u] [device…]

子命令：

• p 分区列表

• t 更改分区类型

• n 创建新分区

• d 删除分区

• w 保存并退出

• q 不保存并退出

同步分区表

查看内核是否已经识别新的分区：

cat /proc/partations

通知内核重新读取硬盘分区表

新增分区用

partx -a -n M:N /dev/DEVICE

kpartx -a /dev/DEVICE -f: force

删除分区用

partx -d -n M:N /dev/DEVICE

centos6: –nr N-M

CentOS 5， 7: 使用partprobe

partprobe [/dev/DEVICE]

parted命令

parted的操作都是实时生效的，小心使用

用法： parted [选项]… [设备 [命令 [参数]…]…]

parted /dev/sdb mklabel gpt|msdos

parted /dev/sdb print

parted /dev/sdb mkpart primary 1 200 （默认M）

parted /dev/sdb rm 1

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(Extended file system), ext3,ext4, xfs（ SGI） , btrfs（ Oracle） , reiserfs, jfs（AIX） , swap

光盘： iso9660

Windows： fat32, ntfs

Unix: FFS（ fast） , UFS（ unix） , JFS2

网络文件系统： NFS, CIFS

集群文件系统： GFS2, OCFS2（ oracle）

分布式文件系统： ceph, moosefs, mogilefs, glusterfs,Lustre

RAW：未经处理或者未经格式化产生的文件系统

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

Linux的虚拟文件系统： VFS–系统在文件系统上,虚拟出一个新的文件系统, 统一配置接口, 方便访问, 用户与文件系统通过VFS进行访问.

查前支持的文件系统： cat /proc/filesystems

文件系统选择

创建文件系统

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

创建ext文件系统

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: 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

• -I 一个inode记录大小128—4096

• -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：关闭指定特性

文件系统标签

指向设备的另一种方法

与设备无关

blkid：块设备属性信息查看

blkid [OPTION]… [DEVICE]

• -U UUID: 根据指定的UUID来查找对应的设备

• -L LABEL：根据指定的LABEL来查找对应的设备

e2label：管理ext系列文件系统的LABEL

e2label DEVICE [LABEL]

findfs ：查找分区

findfs [options] LABEL=

findfs [options] UUID=

tune2fs

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

dumpe2fs：

• -h：查看超级块信息（分组信息），分区用分组管理

超级块和inode table

文件系统检测和修复

常发生于死机或者非正常关机之后

挂载为文件系统标记为“ dirty”

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

注意: FS_TYPE一定要与分区上已经文件类型相同；

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

卸载:为解除此关联关系的过程

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

挂载点下原有文件在挂载完成后会被临时隐藏

挂载点目录一般为空, 存在文件的话, 文件一般会被隐藏

用mount命令挂载文件系统

挂载方法： mount DEVICE MOUNT_POINT

mount：通过查看/etc/mtab文件显示当前已挂载的所有设备

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', 例如 -L 'MYDATA'

(3) UUID, -U 'UUID'：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

• -r: readonly，只读挂载

• -w: read and write, 读写挂载

• -n: 不更新/etc/mtab，相当于#mount

• -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)

• -L 'LABEL': 以卷标指定挂载设备

• -U 'UUID': 以UUID指定要挂载的设备

• -B, –bind: 绑定目录到另一个目录上

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

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

卸载命令

查看挂载情况:

findmnt MOUNT_POINT

查看正在访问指定文件系统的进程：

lsof MOUNT_POINT

fuser -v MOUNT_POINT

终止所有在正访问指定的文件系统的进程：

fuser -km MOUNT_POINT

卸载：

umount DEVICE

umount MOUNT_POINT