一、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 轉速
設備文件
磁盤設備的設備文件命名： /dev/DEV_FILE
IDE: /dev/hd
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
硬盤結構
硬盤存儲術語
硬盤存儲術語
head：磁頭
track：磁道 63個扇區 （2^6-1）
cylinder: 柱面
secotr: 扇區， 512bytes
CHS
cylinder 柱面=track*head=512*63*256=8M
track=512*63
使用分區空間
設備識別
設備分區
創建文件系統
標記文件系統
在/etc/fstab文件中創建條目
掛載新的文件系統
二、分區類型
磁盤分區
為什么分區？
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)
MBR分區結構
GPT分區
GPT:GUID（ Globals Unique Identifiers） partition table 支持128個分區，使用64位，支持8Z（512Byte/block ） 64Z （4096Byte/block）
使用128位UUID 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
grub grub2，早期lilo。
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
列出可用的磁盤設備
圖形化磁盤管理功能工具：點擊“應用程序” ->“系統工具” ->“磁盤”或執行命令gnome-disks
三、管理分區
列出塊設備
lsblk
ls /dev/sd*
內存中生效的磁盤。
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分區
gdisk 創建GPT分區
GNU parted 高級分區操作（創建、復制、調整大小等等）
partprobe－重新設置內存中的內核分區表版本，有bug，在centos6里不好使。
分區工具fdisk和gdisk
fdisk /dev/sdb
gfisk /dev/sdb 類fdisk 的GPT分區工具
# fdisk -l [-u] [device…]
子命令：
m 查看能使用的命令
p 顯示分區列表
t 更改分區類型
L 查看更改類型
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/partations
通知內核重新讀取硬盤分區表
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 /dev/DEVICE
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（mbr）
指定分區結構
parted /dev/sdb print
查看有幾個分區
parted /dev/sdb mkpart primary 1 200 （默認M）
指定分區從1M到200M
parted /dev/sdb rm 1
刪除第一個分區
parted -l
四、管理文件系統
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(Extended file system), ext3,ext4, xfs（ SGI） , btrfs（ Oracle） , reiserfs, jfs（AIX） , swap
光盤： iso9660
Windows： fat32, ntfs
Unix: 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
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
lsmod：查看文件系統驅動。
Linux的虛擬文件系統： VFS
查前支持的文件系統： cat /proc/filesystems
VFS
文件系統選擇
創建文件系統
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
創建ext文件系統
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: 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 [LABEL]
findfs ：查找分區
findfs [options] LABEL=<label>
findfs [options] UUID=<uuid>
tune2fs
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 ^has_journals 刪除has_journal
-o: 調整文件系統的默認掛載選項,–o acl -o ^acl 刪除acl
-U UUID: 修改UUID號
dumpe2fs：
-h：查看超級塊信息（分組信息），分區用分組管理
超級塊和inode table
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
五、掛載設備
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，一個設備可以掛載多個目錄，正在使用的掛載點不能卸載。
用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'：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
-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
查看內核追蹤到的已掛載的所有設備：
cat /proc/mounts 比mount和cat /etc/mtab更全面。
-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
Defaults：相當于rw, nosuid, dev, exec, auto, nouser, async
mknod拷貝設備
mknod 新設備名 b 10 1
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
掛載點和/etc/fstab
配置文件系統體系
被mount、 fsck和其它程序使用
系統重啟時保留文件系統體系
可以在設備欄使用文件系統卷標
使用mount -a 命令掛載/etc/fstab中的所有文件系統
文件掛載配置文件
/etc/fstab每行定義一個要掛載的文件系統；
要掛載的設備或偽文件系統
掛載點
文件系統類型
掛載選項
轉儲頻率
自檢次序
要掛載的設備或偽文件系統：
設備文件、 LABEL(LABEL="")、 UUID(UUID="")、偽文件系統名稱(proc,sysfs)
掛載選項： defaults
轉儲頻率：
0：不做備份
1：每天轉儲
2：每隔一天轉儲
自檢次序：
0：不自檢
1：首先自檢；一般只有rootfs才用1
[root@localhost ~]# vim /etc/fstab UUID=d2697061-00b0-4be3-99fa-ee253ad61ac8 /mnt/sdb1 ext4 defaults 0 0 [root@localhost ~]# mount -a mount: mount point /mnt/sdb1 does not exist [root@localhost ~]# mkdir /mnt/sdb1 [root@localhost ~]# mount -a [root@localhost ~]# df Filesystem 1K-blocks Used Available Use% Mounted on /dev/mapper/centos-root 52403200 1585216 50817984 4% / devtmpfs 490216 0 490216 0% /dev tmpfs 500664 0 500664 0% /dev/shm tmpfs 500664 6912 493752 2% /run tmpfs 500664 0 500664 0% /sys/fs/cgroup /dev/mapper/centos-home 49725724 32928 49692796 1% /home /dev/sda1 508588 127124 381464 25% /boot tmpfs 100136 0 100136 0% /run/user/0 /dev/sdb1 1998672 6224 1871208 1% /mnt/sdb1
/etc/fstab 設備名出錯，自檢非0，會導致開機無法啟動
解決方法：mount -o remount，rw /
LABEL="/dev/sdb" /mnt/sdb1 ext4 defaults 0 3
處理交換文件和分區
交換分區是系統RAM的補充
基本設置包括：
創建交換分區或者文件
使用mkswap寫入特殊簽名
在/etc/fstab文件中添加適當的條目
使用swapon -a 激活交換空間
創建swap
fdisk t 82
cat /proc/swaps查看交換分區
可以用文件掛載目錄。
掛載交換分區
啟用： swapon
swapon [OPTION]… [DEVICE]
-a：激活所有的交換分區；
-p PRIORITY：指定優先級
/etc/fstab:pri=優先級
-s 查看swap分區
禁用： swapoff [OPTION]… [DEVICE]
SWAP的優先級
用戶可以給某個swap指定一個0到32767的優先級
如果用戶沒有指定，那么核心會自動給swap指定一個優先級，這個優先級從-1開始，每加入一個新的沒有用戶指定優先級的swap，會給這個優先級減一。
先添加的swap的缺省優先級比較高，除非用戶自己指定一個優先級，而用戶指定的優先級(是正數)永遠高于核心
優化性能：分布存放，高性能磁盤存放
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