class14磁盤管理（一）

一、硬盤基礎知識及分區類型

1、磁盤結構

設備文件

I/O Ports: I/O 設備地址
一切皆文件：   open(), read(), write(), close()

設備類型：

塊設備：block，存取單位“塊”，磁盤
字符設備：char，存取單位“字符”，鍵盤
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：major number, 標識設備類型
次設備號：minor number, 標識同一類型下的不同設備

硬盤接口類型

并行：
    IDE ：133MB/s
    SCSI ：640MB/s
 串口：
    SATA ：6Gbps
    SAS ：6Gbps
    USB ：480MB/s
 rpm: rotations
     per minute

設備文件

磁盤設備的設備文件命名：/dev/DEV_FILE     IDE: /dev/hd    IDE: 
    第一個IDE口：主、從        /dev/hda, /dev/hdb
    第二個IDE口：主、從        /dev/hdc, /dev/hdd
        
SCSI, SATA, SAS, USB: /dev/sd
   不同設備：a-z       /dev/sda, /dev/sdb, ...
   同一設備上的不同分區：1,2, .../dev/sda1, /dev/sda5

硬盤存儲術語

head：磁頭
track：磁道
cylinder: 柱面
secotr:  扇區，512bytes
     
CHS 尋址   512*63*1024*256LBA尋址

2、磁盤分區

磁盤分區的優勢：
              
    ? 優化I/O 性能
    ? 實現磁盤空間配額限制
    ? 提高修復速度
    ? 隔離系統和程序
    ? 安裝多個 個OS
    ? 采用不同文件系統

分區

兩種分區方式：MBR ，GPT
MBR: Master Boot Record ，1982年，使用32位表示扇區數， 分區不超過2T
          
如何分區：按柱面0磁道0扇區：512bytes            446bytes: boot loader            64bytes ：分區表            16bytes:  標識一個分區            2bytes: 55AA  
            
4 個主分區；3 主分區+1 擴展(N 個邏輯分區)

GPT分區

GPT:GUID patition table  支持128個分區使用64位，支持8Z（512Byte/block）64Z （4096Byte/block）
          
使用128位UUID區表示磁盤和分區GPT分區表自動備份在頭和尾兩份，并有CRC 校驗位
          
UEFI ( 統一擴展固件接口) 硬件 支持GPT，使操作系統啟動

GPT分區結構

EFI部分又可以分為4個區域：EFI信息區(GPT頭)、分區表、GPT分區、備份區域

二、管理分區

列出塊設備

blkid

分區工具fdisk和gdisk

? fdisk  創建MBR 分區，也支持GPT,對于一塊硬盤，最多只能管理15分區
? gdisk  創建GPT分區
         
fdisk /dev/sdb
gfisk /dev/sdb  類fdisk  的GPT 分區工具
# fdisk -l [-u] [device...]      查看磁盤及分區信息
子命令：
    p  分區列表
    t  更改分區類型    n  創建新分區    d  刪除分區
    w  保存并退出
    q  不保存并退出

同步分區表

查看內核是否已經識別新的分區：

# cat /proc/partitions

通知內核重新讀取硬盤分區表

centos 6
    新增分區用
    partx -a -n M:N /dev/DEVICE
    kpartx -a /dev/DEVICE -f: force
    刪除分區用
    partx -d -n M:N /dev/DEVICE
    centos6: –nr N-M
    CentOS 5,7: 使用partprobe
   partprobe [/dev/DEVICE]

parted命令

parted的操作都是實時生效的，小心使用
用法：parted [ 選項]... [設備 [命令 [ 參數]...]...]
             
    parted /dev/sdb mklabel gpt|msdos
    parted /dev/sdb print
    parted /dev/sdb mkpart primary 1 200  （默認M） ）
    parted /dev/sdb rm 1
    parted -l

三、文件系統及管理

文件系統類型

Linux 文件系統: ext2, ext3, ext4, xfs （SGI ）, btrfs（Oracle ）, reiserfs, jfs （AIX ）, swap光盤： ：iso9660
Windows ：fat32, ntfsUnix: FFS （fast ）, UFS （unix ）, JFS2
網絡文件系統：NFS, CIFS
集群文件系統：GFS2, OCFS2 （oracle） 
分布式文件系統：ceph, moosefs, mogilefs, glusterfs,Lustre
RAW ：未經處理或者未經格式化產生的文件系統

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

Linux 的虛擬文件系統：VFS

查前支持的文件系統：cat /proc/filesystems

創建文件系統

mkfs 命令：

(1) # mkfs.FS_TYPE /dev/DEVICE
    ext4
    xfs
    
    centos6   
    1、添加xfs需要的用戶組    #useradd mockbuild
    2、安裝xfs相關包，掛載xfs內核    # yum install xfsprogs kmod-xfs xfsdump xfsprogs-devel
    # modprobe xfs
    # mkfs.xfs -f FS_type
    centos7    # mkfs.xfs -f FS_type
    
    btrfs
    vfat
(2) # mkfs -t FS_TYPE /dev/DEVICE  格式化分區
     -L 'LABEL':  設定卷標

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    -I  一個inode 記錄大小128---4096    -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 ：關閉指定特性

文件系統標簽

指向設備的另一種方法
與設備無關

blkid ：塊設備屬性信息查看

blkid [OPTION]... [DEVICE]
    -U UUID:  根據指定的UUID 來查找對應的設備
    -L LABEL：根據指定的LABEL 來查找對應的設備

e2label ：管理ext 系列文件系統的LABEL

# e2label DEVICE  查看分區卷標# e2label DEVICE [LABEL]

findfs ：查找分區

findfs [options] LABEL=<label>
    findfs [options] UUID=<uuid>

tune2fs （塊大小不可修改）

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 
    
    生成UUID號
    [root@6 etc]# uuidgen
    c9fcf00a-6404-4a1c-97dd-8341e137ae99
            
dumpe2fs：
    -h：查看超級塊信息（分組信息），分區用分組管理

文件系統檢測和修復

常發生于死機或者非正常關機之后
掛載為文件系統標記為“dirty” ”

fsck: File System Check

fsck.FS_TYPE
    fsck -t FS_TYPE
    -a:  自動修復錯誤    -r:  交互式修復錯誤注意: FS_TYPE 一定要與分區上已經文件類型相同；

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

四、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
            
卸載:為解除此關聯關系的過程
             
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
掛載點下原有文件在掛載完成后會被臨時隱藏
               
掛載點目錄一般為空

mount 命令掛載文件系統

掛載方法：mount DEVICE MOUNT_POINT
            mount：通過查看/etc/mtab文件顯示當前已掛載的所有設備
       
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',  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-r: readonly ，只讀掛載-w: read and write,  讀寫掛載-n:  不更新/etc/mtab，相當于#mount-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)-L 'LABEL':以卷標指定掛載設備[root@6 testdir]# mount -L  MYDATE /media/sdd5
       
-U 'UUID':  以UUID 指定要掛載的設備-B, --bind:綁定目錄到另一個目錄上    
            
 [root@6 sdd2]# mount -B /media/CentOS_6.8_Final /media/sdd2
            
查看內核追蹤到的已掛載的所有設備：
 # cat /proc/mounts
 # mount
 # cat /etc/mtab
 
 -o: 掛載本地回環設備   #mount -o loop /PATH/TO/SOME_FILE MOUNT_POINT

mount 掛載選項

-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
       
    mknod sss b 8 1    
    建立設備文件
    
    suid/nosuid：是否支持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
    
    [root@6 media]# mount -o nosuid /dev/sdd1 /media/sdd1
         
    acl：啟用此文件系統上的acl 功能
    noacl 
Defaults ：相當于rw, nosuid, dev, exec, auto, nouser, async

卸載命令

查看掛載情況:

#findmnt MOUNT_POINT

查看正在訪問指定文件系統的進程：

#lsof MOUNT_POINT    #fuser -v MOUNT_POINT

終止所有在正訪問指定的文件系統的進程：

# fuser -km MOUNT_POINT
    卸載：    # umount DEVICE
    # umount MOUNT_POINT

積累應用

1、創建mbr,gpt磁盤分區表

mbr分區 
   [root@6 a]# fdisk /dev/sdd
   Command (m for help): n
   Partition number (1-4): 1
   First cylinder (1-2610, default 1): 1
   Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (1-2610, default 2610): +5G
             gpt分區
    [root@6 a]# gdisk /dev/sdc
    Command (? for help): n
    Partition number (1-128, default 1): 1
    First sector (34-41943006, default = 2048) or {+-}size{KMGTP}: 
    Last sector (2048-41943006, default = 41943006) or {+-}size{KMGTP}: +5G
    Current type is 'Linux filesystem'
    Hex code or GUID (L to show codes, Enter = 8300): 
    Changed type of partition to 'Linux filesystem'

2、創建xfs、ext4、ext3、vfat分區

[root@6 a]# mkfs.xfs -f /dev/sdd1
    [root@6 a]# mkfs.ext4  /dev/sdd2
    [root@6 a]# mkfs.ext3  /dev/sdc1
    [root@6 a]# mkfs.vfat  /dev/sdc2
    [root@6 a]# blkid
    /dev/sda1: UUID="598997b7-f4a0-4296-9740-f1221ecf0c6b" TYPE="ext4" 
    /dev/sda2: UUID="31bb0614-7b9f-4856-9518-b5cbc03b34ce" TYPE="ext4" 
    /dev/sda3: UUID="df6f5cfe-b43c-4e5d-9811-7af3f33ede54" TYPE="ext4" 
    /dev/sda5: UUID="b92fd434-da1a-4a6e-bea0-87c6d628898a" TYPE="swap" 
    /dev/sdd1: UUID="446cc786-d9d6-414a-951f-1024f2ea532d" TYPE="xfs" 
    /dev/sdd2: UUID="6c80a99d-b436-4411-821e-bb3903ffc67a" TYPE="ext4" 
    /dev/sdc1: UUID="8ad8e9c2-9a2f-4f13-9452-3c8c431fa598" SEC_TYPE="ext2" TYPE="ext3" 
    /dev/sdc2: UUID="CE09-E896" TYPE="vfat"

3、掛載分區

[root@6 media]# mount /dev/sdd1 /media/sdd1[root@6 media]# mount /dev/sdd2 /media/sdd2[root@6 media]# mount -r /dev/sdc1 /media/sdc1[root@6 media]# mount -w /dev/sdc2 /media/sdc2[root@6 media]# dfFilesystem     1K-blocks    Used Available Use% Mounted on
/dev/sda2       50264772 4596120  43108652  10% /
tmpfs             502068      76    501992   1% /dev/shm
/dev/sda1         194241   34211    149790  19% /boot
/dev/sda3       20027260  160072  18843188   1% /testdir
/dev/sr0         3824484 3824484         0 100% /media/CentOS_6.8_Final
/dev/sdd1        5242980   32928   5210052   1% /media/sdd1
/dev/sdd2        5039624   10264   4766700   1% /media/sdd2
/dev/sdc1        5160576  141436   4756996   3% /media/sdc1
/dev/sdc2        5232640       4   5232636   1% /media/sdc2

4、分區（mbr,gpt）區別和結構

MBR（Master Boot Record）主引導記錄，是傳統的分區機制，應用于絕大多數使用BIOS的PC設備
MBR支持32位和64位系統
MBR支持分區數量有限
MBR只支持不超過2T的硬盤，超過2T的硬盤將只能用2T空間（有第三方解決方法）
                  
GPT（GUID Partition Table）全局唯一標識分區表，是一個較新的分區機制，解決了MBR很多缺點
支持超過2T的磁盤（64位尋址空間）。fdisk最大只能建立2TB大小的分區，創建一個大于2TB的分區使用parted
向后兼容MBR
必須在支持uEFI的硬件上才能使用（Intel提出，用于取代BIOS）
必須使用64位系統