磁盤管理（1）

1、磁盤結構（機械硬盤）

（1）磁盤構成：

磁臂（機械手臂）：連接并固定磁頭
馬達（電機）：可以轉動盤片，讓磁臂上的磁頭可以在盤片上讀寫數據
扇區：最小的物理存儲單位，每個扇區為512bytes
磁頭：可以讀寫數據
盤片：主要記錄數據
柱面：將扇區組成一個圓就是柱面，柱面是分區的最小單位

（2）磁盤接口

并口：IDE  SCSI   /dev/hd[a-z]
串口：SATA   NAS   USB   /dev/sd[a-z]

(3)設備文件（Linux下一切皆文件）

設備文件定義：
每個設備都有一個文件作為它的訪問入口，此文件就稱之為設備文件；該文件關聯至少一個設備驅動程序，進而能夠跟與之對應的硬件設備進行通信。
設備號碼：
用來標識設備，不同類別的設備有不同的設備號，同一類別的設備有不同的設備或多個設備，因此就有主設備號和次設備號。主次設備用逗號隔開，主設備在前面，次設備在后面。
主設備號：標識設備類型
次設備號：標識同一類型下的不同設備

2、分區類型

(1)MBR（Master Boot Record）:主引導記錄

一般將MBR分為廣義和狹義兩種：廣義的MBR包含整個扇區（引導程序、分區表及分隔標識），也就是上面所說的主引導記錄；而狹義的MBR僅指引導程序。
磁盤的第0柱面第0扇區（共512bytes）即為MBR，以柱面為分區單位。它由三部分組成：
    主引導程序：存儲boot loader，引導加載程序，共446bytes
    硬盤分區表：記錄硬盤的分區個數及其大小，共64bytes，其中每16bytes標識一個分區，因此，一個硬盤只能分四個主分區。
    分區有效標記：共兩個十六進制數：55AA，用于標識MBR是有效的，因此不能去修改，否則會導致機器不能啟動。 
注意：
1）一個硬盤的主分區與擴展分區加起來最多4個，而且擴展分區最多只能有一個
2）邏輯分區是由擴展分區的再分區出來的
3）邏輯分區和擴展分區可以格式化，擴展分區無法格式化
4）邏輯分區的數量依操作系統而不同，Linux系統中，IDE硬盤最多59個邏輯分區（5號到63號），SATA硬盤最多有11個邏輯分區（5號到15號）
5）當磁盤容量大于2T時，現在的MBR機制是無法識別2T以后的磁盤空間的，此時需要使用GPT機制來進行分區

(2)GPT（GUID（Globals Unique Identifiers） partition table）：全局唯一標識符分區表

GPT是基于UEFI(統一擴展固件接口)的硬盤分區結構。在GPT硬盤中，分區表的位置信息儲存在GPT頭中。但出于兼容性考慮，硬盤的第一個扇區仍然用作MBR（Protective MBR），之后才是GPT頭。
GPT特點：
    1）GUID 分區表 (GPT) 磁盤分區樣式支持最大卷為 18 EB (exabytes) 并且每磁盤最多有 128 個分區
    2）GPT 分區磁盤有多余的主要及備份分區表來提高分區數據結構的完整性
    3）GPT 在磁盤最后備份了磁盤的分區表
    4）可以將 MBR 磁盤轉換為 GPT 磁盤，并且只有在磁盤為空的情況下，才可以將 GPT 磁盤轉換為 MBR 磁盤

3、管理分區

（1）lsblk命令

lsblk命令用于列出所有可用塊設備的信息，而且還能顯示他們之間的依賴關系，但是它不會列出RAM盤的信息。塊設備有硬盤，閃存盤，cd-ROM等等

NAME：這是塊設備名。 
MAJ:MIN：顯示主要和次要設備號。 
RM：顯示設備是否可移動設備。值為1表示可移動設備。 
SIZE：列出設備的容量大小信息。
RO：該項表明設備是否為只讀。在本案例中，所有設備的RO值為0，表明他們不是只讀的。 
TYPE：顯示塊設備是否是磁盤或磁盤上的一個分區。在本例中，sda和sdb是磁盤，而sr0是只讀存儲（rom）。 
MOUNTPOINT：指出設備掛載的掛載點。

1）語法

lsblk [options] [device...]

2）選項

 -a, --all            打印所有設備
 -b, --bytes          以字節為單位而非易讀的格式來打印 SIZE
 -d, --nodeps         不打印從屬設備(slave)或占位設備(holder)
 -D, --discard        打印時丟棄能力
 -e, --exclude <列表> 根據主設備號排除設備(默認：內存盤)
 -I, --include <列表> 只顯示有指定主設備號的設備
 -f, --fs             輸出文件系統信息
 -h, --help           使用信息(此信息)
 -i, --ascii          只使用 ascii 字符
 -m, --perms          輸出權限信息
 -l, --list           使用列表格式的輸出
 -n, --noheadings     不打印標題
 -o, --output <列表>  輸出列
 -p, --paths          打印完整設備路徑
 -P, --pairs          使用 key=“value” 輸出格式
 -r, --raw            使用原生輸出格式
 -s, --inverse        反向依賴
 -t, --topology       輸出拓撲信息
 -S, --scsi           輸出有關 SCSI 設備的信息

（2）fdisk命令

管理磁盤分區表工具。fdisk用于創建MBR分區，對于一塊硬盤，最多只能管理15個分區。同時也支持GPT分區，但是還處于試驗階段，因此不推薦用fdisk管理GPT分區。

1）語法

fdisk [選項] <磁盤>    更改分區表
fdisk [選項] -l <磁盤> 列出分區表
fdisk -s <分區>        給出分區大小(塊數)

2）選項：

 -l                   查看磁盤分區 
 -b <大小>             扇區大小(512、1024、2048或4096)
    [root@localhost ~]# fdisk -b 1024 /dev/sdb
 -c[=<模式>]           兼容模式：“dos”或“nondos”(默認)
 -h                    打印此幫助文本
 -u[=<單位>]           顯示單位：“cylinders”(柱面)或“sectors”(扇區，默認)
 -v                    打印程序版本
 -C <數字>             指定柱面數
 -H <數字>             指定磁頭數
 -S <數字>             指定每個磁道的扇區數

3）子命令

在fdisk分區操作時，有許多子命令，可以使用子命令 m     來查看，不同分區格式選項有所區別。如：
    命令(輸入 m 獲取幫助)：m
    命令操作
       a   toggle a bootable flag
       b   edit bsd disklabel
       c   toggle the dos compatibility flag
       d   delete a partition
       g   create a new empty GPT partition table
       G   create an IRIX (SGI) partition table
       l   list known partition types
       m   print this menu
       n   add a new partition
       o   create a new empty DOS partition table
       p   print the partition table
       q   quit without saving changes
       s   create a new empty Sun disklabel
       t   change a partition's system id
       u   change display/entry units
       v   verify the partition table
       w   write table to disk and exit
       x   extra functionality (experts only)

4）創建一個扇區大小為1024，總容量為1G的分區

[root@localhost ~]# fdisk -b 1024 /dev/sdb
歡迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2)。

更改將停留在內存中，直到您決定將更改寫入磁盤。
使用寫入命令前請三思。

命令(輸入 m 獲取幫助)：n
All primary partitions are in use
添加邏輯分區 5
起始 扇區 (20974592-23070719，默認為 20974592)：
將使用默認值 20974592
Last 扇區, +扇區 or +size{K,M,G} (20974592-23070719，默認為 23070719)：+1G
分區 5 已設置為 Linux 類型，大小設為 1 GiB

命令(輸入 m 獲取幫助)：p  

磁盤 /dev/sdb：42.9 GB, 42949672960 字節，41943040 個扇區
Units = 扇區 of 1 * 1024 = 1024 bytes
扇區大小(邏輯/物理)：1024 字節 / 1024 字節
I/O 大小(最小/最佳)：1024 字節 / 1024 字節
磁盤標簽類型：dos
磁盤標識符：0xc6b58e7c

   設備 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048     4196351     4194304   83  Linux
/dev/sdb2         4196352    14682111    10485760   83  Linux
/dev/sdb3        14682112    20973567     6291456   83  Linux
/dev/sdb4        20973568    23070719     2097152    5  Extended
/dev/sdb5        20974592    22023167     1048576   83  Linux

（3）查看內核 是否已經識別新的分區3個方法

cat /proc/partitions
lsblk
ls /dev/[h,s]d*

（4）通知內核重新讀取硬盤分區表

已有分區處于使用狀態時，新建的分區需要讓內核重新讀取分區表才能顯示。
CentOS 5,7：使用partprobe
CentOS 6,7:
    新增分區：使用partx -a [device]  kpartx -af [device]
    刪除分區：使用partx -d [device]

(5)parted命令

管理調整磁盤分區和分區大小，其操作都是實時生效的，小心使用
用法：parted [ 選項]... [備 設備 [令 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
http://man.linuxde.net/parted（參考）

4、管理文件系統

（1）文件系統介紹

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。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。
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。法和數據結構；即在存儲設備上組織文件的方法。
文件系統分類：
Linux文件系統：ext2 ext3 ext4 xfs btrfs vfat jfs等
光盤：iso9660
Windows：fat32 ntfs
Unix:FFS UFS JFS2
網絡文件系統：NFS CIFS
集群文件系統:GFS2 OCFS2
分布式文件系統：ceph moosefs mogilefs glusterfs lustre
RAM:為經處理或者未經格式化產生的文件系統
虛擬文件系:VFS
查前支持的文件系統：cat /proc/filesystems

（2）文件系統管理

1）mkfs命令：創建文件系統

語法：

mkfs [選項] [-t <類型>] [文件系統選項] <設備> [<大小>]

選項：

 -t, --type=<類型>  文件系統類型；若不指定，將使用 ext2
     fs-options     實際文件系統構建程序的參數
     <設備>         要使用設備的路徑
     <大小>         要使用設備上的塊數
 -V, --verbose      解釋正在進行的操作；
                      多次指定 -V 將導致空運行(dry-run)
 -V, --version      顯示版本信息并退出
                      將 -V 作為 --version 選項時必須是惟一選項
 -h, --help         顯示此幫助并退出
 -c：在制做檔案系統前，檢查該partition是否有壞軌

2）mke2fs命令：ext系列文件系統專用管理工具

語法：create an ext2/ext3/ext4 filesystem

mke2fs [options] device

選項：

-t{ext2、ext3、ext4}：指明要創建的文件系統類型
-b{1024、2048、4096}：指明文件系統塊大小
-L：LABEL指明卷標；
    mke2fs -t ext3 -L mydata -b 1024 /dev/sda3
-j：創建有日志功能的文件系統ext3,相當于 -t ext3
    mke2fs -j = mke2fs -t ext3 = mkfs -t ext3 =mkfs.ext3
-i # :bytes-per-inode ，指明inode與字節的比率，即每多少個字節創建一個inode,此大小不應該小于block 的大小
-N #:直接指明要給此文件系統創建的inode的數量
-I：一個inode記錄的大小128---4096
-O[^]FEATURE：以指定的特性創建目標文件系統（加^表示關閉特性，不加表示啟用特性）
-m #：指定預留的空間，百分比（不用百分號）默認為5%
-q：執行時不顯示任何信息
-M：記錄最后一次掛入的目錄
-c；檢查是否有損壞的區塊

3）blkid命令：查看指定塊設備的屬性信息

語法：

blkid [OPTION]... [DEVICE]

選項：

-U UUID:  根據指定的UUID 來查找對應的設備
-L LABEL ：根據指定的LABEL顯示  對應設備

4）e2label命令：管理ext系列文件系統的LABEL

語法：

e2label DEVICE [LABEL]
查看：e2label devicd 
設定：e2label device LABEL

示例：

設置/dev/sdb1的卷標為/mnt/sdb1
[root@localhost ~]# e2label /dev/sdb1 /mnt/sdb1 
[root@localhost ~]# blkid /dev/sdb1
/dev/sdb1: LABEL="/mnt/sdb1" UUID="3659ccda-38fc-457c-a8a3-6e7fefb667ce" TYPE="ext2"
顯示某設備的卷標
[root@localhost ~]# e2label /dev/sdb1
/mnt/sdb1
[root@localhost ~]# e2label /dev/sdb2  ## /dev/sdb2未設置卷標

[root@localhost ~]#

5）findfs命令：查找分區

依據卷標（Label）和UUID查找文件系統所對應的設備文件，findfs命令會搜索整個磁盤。

語法：

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

示例：

6）dumpe2fs命令：查看ext系列文件系統屬性

語法：

dumpe2fs [options] device

選項：

-b：打印文件系統中預留的塊信息；
-ob<超級塊>：指定檢查文件系統時使用的超級塊；
-OB<塊大小>：檢查文件系統時使用的指定的塊大??；
-h：僅顯示超級塊信息；
-i：從指定的文件系統映像文件中讀取文件系統信息；
-x：以16進制格式打印信息塊成員。

示例：

[root@localhost ~]# dumpe2fs /dev/sdb
dumpe2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem volume name:   <none>
Last mounted on:          <not available>
Filesystem UUID:          233296d6-20a9-4f10-82c0-d1519596bcee
Filesystem magic number:  0xEF53
Filesystem revision #:    1 (dynamic)
Filesystem features:      ext_attr resize_inode dir_index filetype sparse_super large_file
Filesystem flags:         signed_directory_hash 
Default mount options:    user_xattr acl
Filesystem state:         clean
Errors behavior:          Continue
Filesystem OS type:       Linux
Inode count:              1310720
Block count:              5242880
Reserved block count:     262144
Free blocks:              5149359
Free inodes:              1310709
First block:              0
Block size:               4096
Fragment size:            4096
Reserved GDT blocks:      1022
Blocks per group:         32768
Fragments per group:      32768
Inodes per group:         8192
Inode blocks per group:   512
Filesystem created:       Thu Aug 25 21:16:17 2016
Last mount time:          n/a
Last write time:          Thu Aug 25 21:16:18 2016
Mount count:              0
Maximum mount count:      -1
Last checked:             Thu Aug 25 21:16:17 2016
Check interval:           0 (<none>)
Reserved blocks uid:      0 (user root)
Reserved blocks gid:      0 (group root)
First inode:              11
Inode size:           256
Required extra isize:     28
Desired extra isize:      28
Default directory hash:   half_md4
Directory Hash Seed:      67c67387-a85d-4a7b-a1a0-e91526517420


Group 0: (Blocks 0-32767)
  主 superblock at 0, Group descriptors at 1-2
  保留的GDT塊位于 3-1024
  Block bitmap at 1025 (+1025), Inode bitmap at 1026 (+1026)
  Inode表位于 1027-1538 (+1027)
  31223 free blocks, 8181 free inodes, 2 directories
  可用塊數: 1545-32767
  可用inode數: 12-8192
...(N個塊組)

7）tune2fs命令：重新設定ext系列文件系統可調整參數的值

注意：塊設備塊大小無法修改

語法：

tune2fs [options] device

選項：

-c：調整最大加載次數；
-C：設置文件系統已經被加載的次數；
-e：設置內核代碼檢測到錯誤時的行為；
-f：強制執行修改，即使發生錯誤；
-i：設置相鄰兩次文件系統檢查的相隔時間；
-j：為“ext2”文件系統添加日志功能，將其轉換為“ext3”文件系統；
-l：顯示文件超級塊內容；
-L：設置文件系統卷標；
-m：顯示文件保留塊的百分比；
-M：設置文件系統最后被加載到的目錄；
-o：設置或清除文件系統加載的特性或選項；清除[^o]
-O：設置或清除文件系統的特性或選項；清除[^O]
-r：設置文件系統保留塊的大小；
-T：設置文件系統上次被檢查的時間；
-u：設置可以使用文件系統保留塊的用戶；
-U：設置文件系統的UUID。

示例：

8）fsck命令：文件系統檢測和修改的工具

語法：

fsck [options] device

選項：

-a：自動修復文件系統，不詢問任何問題；
-A：依照/etc/fstab配置文件的內容，檢查文件內所列的全部文件系統；
-N：不執行指令，僅列出實際執行會進行的動作；
-P：當搭配"-A"參數使用時，則會同時檢查所有的文件系統；
-r：采用互動模式，在執行修復時詢問問題，讓用戶得以確認并決定處理方式；
-R：當搭配"-A"參數使用時，則會略過/目錄的文件系統不予檢查；
-s：依序執行檢查作業，而非同時執行；
-t<文件系統類型>：指定要檢查的文件系統類型；
-T：執行fsck指令時，不顯示標題信息；
-V：顯示指令執行過程。    
-y:對所有問題自動回答為yes

注意：建議離線檢測

9）e2fsck命令：ext系列文件系統的專用工具

e2fsck執行后的傳回值及代表意義如下： 
    0 沒有任何錯誤發生。 
    1 文件系統發生錯誤，并且已經修正。 
    2 文件系統發生錯誤，并且已經修正。 
    4 文件系統發生錯誤，但沒有修正。 
    8 運作時發生錯誤。 
    16 使用的語法發生錯誤。 
    128 共享的函數庫發生錯誤。

語法：

e2fsck [options] device

選項：

-a：不詢問使用者意見，便自動修復文件系統；
-b<superblock>：指定superblock，而不使用預設的superblock；
-B<區塊大小>：指定區塊的大小，單位為字節；
-c：一并執行badblocks，以標示損壞的區塊；
-C：將檢查過程的信息完整記錄在file descriptor中，使得整個檢查過程都能完整監控；
-d：顯示排錯信息；
-f：即使文件系統沒有錯誤跡象，仍強制地檢查正確性；
-F：執行前先清除設備的緩沖區；
-l<文件>：將文件中指定的區塊加到損壞區塊列表；
-L<文件>：先清除損壞區塊列表，再將文件中指定的區塊加到損壞區塊列表。因此損壞區塊列表的區塊跟文件中指定的區塊是一樣的；
-n：以只讀模式開啟文件系統，并采取非互動方式執行，所有的問題對話均設置以"no"回答；
-p：不詢問使用者意見，便自動修復文件系統；
-r：此參數只為了兼容性而存在，并無實際作用；
-s：如果文件系統的字節順序不適當，就交換字節順序，否則不做任何動作；
-S：不管文件系統的字節順序，一律交換字節順序；、
-t：顯示時間信息；
-v：執行時顯示詳細的信息；
-V：顯示版本信息；
-y：采取非互動方式執行，所有的問題均設置以"yes"回答。

10）超級塊

超級塊的作用是存儲文件系統的大小、有多少是空的和已經填滿的占多少，以及它們各自的總數和其他信息。超級塊占用第一號物理塊，應該做好備份。

5、掛載文件系統

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
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，且要事先存在

mount命令：掛載

語法：

 mount [-fnrsvw] [-t vfstype] [-o options] device（設備） dir（掛載點）

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: 可以實現將目錄綁定至另一個目錄上，作為其臨時訪問入口
    mount --bind 源目錄 目標目錄
查看內核追蹤到的已掛載的所有設備：cat /proc/mounts

-o選項的后接選項：

sync/async：同步/異步操作
atime/noatime：文件或目錄被讀取訪問時是否更新最近一次訪問時間戳
diratime/nodiratime：目錄在被訪問時是否更新其最近一次訪問時間戳
remount:重新掛載
acl：支持使用facl功能，默認不支持
    mount -o remount,acl /dev/sda3 /mnt
    tune2fs -o acl device
dev/nodev :此設備上是否允許創建設備文件
exec/noexec:是否允許運行此設備上的程序文件
auto/noauto：是否允許自動掛載
user/nouser:是否允許普通用戶掛載此文件系統
suid/nosuid：是否允許程序文件上的suid和sgid特殊權限生效
ro:只讀
rw:讀寫

查看當前系統所有已經掛載的設備

1）mount
2）cat /etc/mtab文件中，-n就是禁止此特性
3）cat /proc/mounts
4）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命令

umount DEVICE
umount MOUNT_POINT

示例：