詳解linux磁盤管理

                       磁盤管理

設備文件

1. I/O ports：I/O設備地址

2. 一切皆文件，open（），read（），write（），close（），對設備的操作也都是通     過這些底層函數進行的進行操作的

設備類型：

       1. 塊設備：block 存取單位“塊”磁盤，（數據在磁盤中以塊進行  存儲的，它是零散          的隨機存儲）

       2. 字符設備：char 存取單位“字符”，鍵盤

解釋：在/etc/dev 目錄下，用ls -l 顯示該目錄下的詳細信息會看到用b 和c來標識的文件，該文件是字符設備還是塊設備

設備文件：

設備文件關聯至一個設備驅動程序，進而能夠跟與之對應硬件設備進行通信

設備號碼：主設備號  次設備號

     主設備號，標識設備類型（比如硬盤，光盤，終端等）

     次設備號：標識同一類型下的不同設備（不同分區它的次設備編號也不                同）

 /dev/vda 是虛擬磁盤，不是真實的磁盤

   如下圖

硬盤接口和類型

       并行：

IDE：133MB/s     SCSI：640MB/s

串口：

SATA : 6GPs

SAS : 6Gps    注意  這兩個單位是b

USB: 480MB/s 注意   這個單位是B

   思考：為什么串口的速度會那個快，并發接口每個針腳之間存在磁干擾，  并且沒有錯誤修復，如果出現錯誤，會反復進行重傳，這樣它比串口的速度就會慢很多

       rpm：在硬盤中指的是轉速每分鐘，rotations  per  minute

 設備文件

磁盤設備的設備文件命名：/dev/DEV_FILE

IDE: /dev/hd（而在os7上這種接口的命令已經統一改為/dev/sd）

 SCSI, SATA, SAS, USB:  /dev/sd

 不同設備：再用a-z字母進行區分/dev/sda/dev/sdb /dev/sdc/。如 果26個字符還不夠           標識的話，那么就用/dev/sdaa  /dev/sdab  ……進行標識

       同一設備上的不同分區：可以用數字進行表示1、2、2…..

/dev/sda1, /dev/sda5

磁盤存儲術語

head ：磁頭  256個磁頭

track ：磁道  1024 個磁道

cylinder: 柱面  1024

secotr: 扇區，512bytes   63個扇區

總的容量為：512*63*1024*256  

扇區*扇區個數*磁道數*磁頭（或者盤面）

 

磁盤的結構：

磁盤  、 磁臂  、磁頭、  扇區 、 磁道 、電機、盤片

遵循CHS標準，及柱面，磁頭，扇區，磁盤管理的三圍

用fdisk -l 來顯示

早其的時候是以整個柱面進行劃分的，同一個柱面不能相互被兩個分區占用，

一個柱面是8兆，所以分區大小應該是8兆的整數倍

 而在os7上是以扇區進行定義分區大小的

顯示磁盤大小 df   -h命令

fdisk是一個磁盤的管理工具

如果想讓os7顯示以柱面為分區單位那么就得用

fdisk  -l  -u=cylinders

 

磁盤分區：

為什么要分區？

優化I/O 性能  如：對文件進行操作時無需對整個磁盤進行操作，而是針對某個磁盤。

實現磁盤空間配額限制 如：可以限制磁盤空間

隔離系統和程序  如：/boot分區

安裝多個OS   如：一塊硬盤上可以格式話成多個文件系統

提高修復速度  如：果某個磁盤某個位置有問題，不需要進行全         盤進行搜素修復，而是針對某個分區進行修復

分區

分區的方式有兩種：MBR    GPT

MBR：主引導記錄master boot record 使用32位表示扇區數量，因 為2的32次方為4G 而一個扇區的大小是512個字節，所以總大小為2T

通常是柱面進行分區的

    0磁道0扇區：512字節

前446位：是與系統加載有關

系統加載

還有更早的lilo  只是引導機器

os6的有grub

os7而現在普遍用的grub2，還可以做一些加密和修復功能

64字節：分區表

用16字節標識一個分區：因此只能表示4個分區

用來標識磁盤從第幾個柱面開始，到第幾個柱面結束來表示一個分區

最后兩位：標識位55AA

如果沒有這個55AA的標志位，會表示這個磁盤上沒有分區表，表示為一個裸盤，同時也是一個分區表的結束標識位

  4個主分區 或者3個主分區和一個擴展分區+邏輯分區，其中邏輯分 區可以有多個

MBR硬盤分區結構圖

其中分區表中16字節

第一字節  引導標志80表示活動分區，活動區域表示引導操作系統00表示非活動區域

第二字節  表示磁頭號

第三字節和第四字節  第三字節低6為表示的是扇區號高兩位和第四位表示的是柱面編號分區開始點

第五位  分區類型，0表示未使用分區

第六位  磁頭號

第七字節和第八字節   第七位低6位表示扇區，高2位和第八個字節表示柱面號，

后四個字節表示分區開始LBA，就是把前面的

最后四字節表示分區結束LBA  邏輯尋址方式，是把chs模式轉變成線性一維尋址方式

 

擴展分區

擴展分區0號扇區

擴展分區（446字節）全為零

分區表項同邏輯分區一樣

但是每個邏輯分區前面都有一個零扇區

     中間的那個提示表示的是分區一，沒有以一個完整的柱面作為一個整分區

      如果不想看那個信息可以用

      fdisk -lc

linux中也支持以扇區為表示的顯示分區信息

fdisk -lcu

如何產看磁盤的分區表的二進制呢？

hexdump  -C -n 512 /dev/sda

備份分區表，但不是備份硬盤數據，備份的只是分區表

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

恢復分區表

dd if=/root/mbr   of=/dev/sdb

注意擴展分區里面的邏輯分區備份不回來的，因為擴展分區中邏輯分區是保存在零扇區的，而不是硬盤的零扇區，邏輯分區不在mbr中存儲

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

如何生效剛加入的硬盤，

1重啟

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

注意兩個橫線直接是有空格的

GRT分區

支持128個分區，使用64位支持8Z（512byte/block）和64Z

使用128為UUiD表示磁盤和分區GPT

分區表自動備份在頭和尾兩份，并沒有CRC校驗位

UEFI（統一擴展固件接口）硬件支持GPT是操作系統使操作系統啟動

如果不用GPT做引導，只是存數據，這樣有沒有有硬件支持都無所謂

LBA0內是存放偽MBR，及protection MBR、

因為很多分區工具只識別MBR分區方式，如果沒有這個分區表會以為這是一個裸磁盤，這時候系統會提示設備為空，其實里面可能是有數據的，這樣可能會造成數據的丟失

保護MBR的作用就是提示，就是提示上面有分區，不要輕易分區

防止老的分區工具破壞gpt分區

前面是分區表，后面是分區，最后面是備份分區表

列出塊設備：lsblk

創建分區使用

fdisk創建MBR分區，也支持GPT，對于一塊硬盤，最多只能管理15個分區

gdisk創建GPT分區

parted 高級分區操作（創建、復制、調整大小等等）他是非交互的因次操作比較危險慎用

partprobe  同步置內存分區表

查看分區的三種方式

第一種：lsblk

第二種：ll /dev/sd*

第三種：cat /proc/partitions

查看正在生效的設備，所謂生效就是加載到內存中

fdisk其實也能管理gpt格式的分區但是不長用，也不推薦用

要管理gpt有一個專門的工具進行管理gdisk

用fdisk分區時一定注意是對磁盤進行分區，而不是對分區進行分區

fdisk  /dev/sdb   

而不是 對分區進行進行分區，當然對分區進行在分區也不是是不可以只是不能分，這是會顯示一個p的標識表示里面一個分區

在查看分區表中顯示的塊大小是以1k為大小的

解決添加分區后沒有同步的問題

partx -a /dev/sda

partprobe 只有os6上不會生效

刪除分區同步

partx -d –nr 7-8 /dev/sda   n是分區號

查看正在生效的設備，所謂生效就是加載到內存中

fdisk其實也能管理gpt格式的分區但是不長用，也不推薦用

要管理gpt有一個專門的工具進行管理gdisk

用fdisk分區時一定注意是對磁盤進行分區，而不是對分區進行分區

fdisk  /dev/sdb   

而不是 對分區進行進行分區，當然對分區進行在分區也不是是不可以只是不能分，這是會顯示一個p的標識表示里面一個分區

在查看分區表中顯示的塊大小是以1k為大小的

解決添加分區后沒有同步的問題

partx -a /dev/sda

partprobe 只有os6上不會生效

刪除分區同步

partx -d –nr 7-8 /dev/sda   n是分區號

parted 的操作都是實時生效的，小心使用

v    用法：parted [ 選項]… [備 設備 [令 命令 [ 參數]…]…]

parted /dev/sdb mklabel     gpt|msdos 創建gpt方式或是mbr方式分區

parted /dev/sdb print 打印分區列表

parted /dev/sdb mkpart primary 1 200 創建分區，

parted /dev/sdb rm 1 刪除分區

parted -l

文件系統

文件系統：是操作系統用于明確存儲設備或分區上的文件的方

法和數據結構；即在存儲設備上組織文件的方法。操作系統

中負責管理和存儲文件信息的軟件結構稱為文件管理系統，

簡稱文件系統。

          從系統角度來看，文件系統是對文件存儲設備的空間進行組

織和分配，負責文件存儲并對存入的文件進行保護和檢索的

系統。具體地說，它負責為用戶建立文件，存入、讀出、修

改、轉儲文件，控制文件的存取，安全控制，日志，壓縮，

加密等

文件系統類型 Linux 文件系統: ext2, ext3, ext4, xfs （SGI ）, btrfs（ Oracle ）, reiserfs, jfs （AIX ）, swap

swap: 交換分區

光盤：iso9660

Windows ：fat32, ntfs

Unix: FFS （fast ）, UFS （unix ）, JFS2

網絡文件系統：NFS, CIFS（windows的文件共享）

集群文件系統：GFS2, OCFS2 （oracle） ）

分布式文件系統：ceph, moosefs, mogilefs, glusterfs,紅帽的數據同步

Lustre

RAW ：未經處理或者未經格式化產生的文件系統，分完區，沒有進行任何操作，

文件系統分類

根據其是否支持"journal" 功能：

日志型文件系統: ext3, ext4, xfs, …

非日志型文件系統: ext2, vfat

文件系統的組成部分：

內核中的模塊：ext4, xfs, vfat

用戶空間的管理工具：mkfs.ext4, mkfs.xfs,mkfs.vfat

v Linux 的虛擬文件系統：VFS

查前支持的文件系統：cat /proc/filesystems

用lsmod可以查看系統支持的安裝模塊

上圖的數字表示的引用的次數

查看系統所支持的文件系統

autofs自動掛載，只有一訪問/misc/cd就會觸發這個命令

創建文件系統

mkfs.ext4  /dev/sdb1 一旦創建就會自動創建一個UUID

UUID來唯一標識一個分區標識

查看文件的大小du 命令

ext4文件系統中最小的單位是1k 2k 4k

用命令tune2fs  -l  /dev/sda |grep size

在一個分區中，通常會有超塊來記錄組的元信息，包括：里面分了幾個組每個組是從第幾個塊到第幾個組結束，塊大小，在格式話的時候超級開的大自動已經完成了備份，

一個組的大小通常是8192

用命令dumpe2fs   /dev/sdb1

查看文件類型

blkid

用卷標進行查找blkid -L 卷標名

blkid  -U  uuid=dedjggj

如何生成隨機生成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

只有掛載才能查看用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': 設定卷標

e2label  /dev/sdb1  /mnt/sdb1如果已經格式化了，就用這個進行修改卷標名稱

 mke2fs ：ext 系列文件系統專用管理工具

-t {ext2|ext3|ext4}

-b {1024|2048|4096}

-L 'LABEL'

-j: 于 相當于 -t ext3

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

-i #: 為數據空間中每多少個字節創建一個inode ；此大

小不應該小于block 的大小

-N # ：為數據空間創建個多少個inode

-m #: 默認5%, 為管理人員預留空間占總空間的百分比

-O FEATURE[,…] ：啟用指定特性

-O ^FEATURE

文件系統標簽

tune2fs ：重新設定ext 系列文件系統可調整參數的值

-l ：查看指定文件系統超級塊信息；super block

-L 'LABEL' ：修改卷標

-m # ：修預留給管理員的空間百分比

-j: 將ext2 升級為ext3

-O: 文件系統屬性啟用或禁用, –O ^has_journal

-o: 調整文件系統的默認掛載選項,–o ^acl

-U UUID: 修改UUID 號；

v dumpe2fs： ：

-h查看超級塊信息（分組信息），分區用分組管理

mount  -o  acl  /dev/sdb   /mnt/sdb3 用mount來加載acl

tune2fs  -o acl

然后用fsck命令修復

 常發生于死機或者非正常關機之后

v 掛載為文件系統標記為“dirty” ”

v fsck: File System Check

fsck.FS_TYPE

fsck -t FS_TYPE

-a: 自動修復錯誤

-r: 交互式修復錯誤

v 注意: FS_TYPE 一定要與分區上已經文件類型相同；

v e2fsck ：ext 系列文件專用的檢測修復工具

-y ：自動回答為yes

-f ：強制修復

掛載mount

掛載: 將額外文件系統與根文件系統某現存的目錄建立起關聯

關系，進而使得此目錄做為其它文件訪問入口的行為

v 卸載:為 為 解除此關聯關系的 過程

v 把設備關聯掛載點：mount Point

mount 卸載時：可使用設備，也可以使用掛載點

umount

v 掛載點下原有文件在掛載完成后會被臨時隱藏

v 掛載點目錄一般為空

 用mount 命令掛載文件系統

 掛載方法：mount DEVICE MOUNT_POINT

v mount ：通過查看/etc/mtab 文件顯示當前已掛載的所有設備

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

device ：指明要掛載的設備；

(1) 設備文件：例如/dev/sda5

(2) 卷標：-L 'LABEL', 如 例如 -L 'MYDATA'

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

45e7-85c0-a126711d406e'

(4) 偽文件系統名稱：proc, sysfs, devtmpfs, configfs

dir ：掛載點

事先存在；建議使用空目錄

進程正在使用中的設備無法被卸載

mount常用命令選項

 -t vsftype ：指定要掛載的設備上的文件系統類型

v -r: readonly ，只讀掛載

v -w: read and write, 讀寫掛載

v -n: 不更新/etc/mtab ，相當于#mount

v -a ：自動掛載所有支持自動掛載的設備( 定義在了/etc/fstab

文件中，且掛載選項中有auto 功能)

v -L 'LABEL': 以卷標指定掛載設備

v -U 'UUID': 以UUID 指定要掛載的設備

v -B, –bind: 綁定目錄到另一個目錄上

v 查看內核追蹤到的已掛載的所有設備：

cat /proc/mounts

mount常用命令選項

-o options ：( 掛載文件系統的選項) ，多個選項使用逗號分隔

async ：異步模式

sync ：同步模式, 內存更改時，同時寫磁盤

atime/noatime ：包含目錄和文件

diratime/nodiratime ：目錄的訪問時間戳

auto/noauto ：是否支持自動掛載, 是否支持-a 選項

exec/noexec ：是否支持將文件系統上運行應用程序

dev/nodev ：是否支持在此文件系統上使用設備文件

suid/nosuid ：不否支持suid 和sgid 權限

remount ：重新掛載

ro ：只讀

rw： ： 讀寫

user/nouser ：是否允許普通用戶掛載此設備，默認管理員才能掛載

acl ：啟用此文件系統上的acl 功能

v Defaults ：相當于rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async

卸載命令和/etc/fstab

查看掛載情況:

#findmnt MOUNT_POINT

v 查看正在訪問指定文件系統的進程：

#lsof MOUNT_POINT

#fuser -v MOUNT_POINT

v 終止所有在正訪問指定的文件系統的進程：

# fuser -km MOUNT_POINT

v 卸載：

# umount DEVICE

# umount MOUNT_POINT

配置文件系統體系

v 被 被mount 、fsck 和其它程序使用

v 系統重啟時保留文件系統體系

v 可以在設備欄使用文件系統卷標

v 使用mount -a 命令掛載/etc/fstab 中的所有文件系統