Linux磁盘分区及文件系统管理
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一、Linux磁盘
iops : io per second 磁盘接口类型： IDE ： 并口，在高频下容易出错，133MB/s; SATA ： 串口，可高频，6gbps（1gbps=128MB/s） SCIS ： 并口，ultrascsi320 ，320MB/s SAS ： 串口，6gbps USB ： 串口，480MB/s
硬盘类型： 机械硬盘 track ：磁道 sector：扇区 cylinder： 柱面，分区基于柱面； 平均寻道时间： 5400rpm，7200rpm，10000rpm，15000rpm (铀分离的设备的转速达到30000rpm，机械硬盘这个转速已经很厉害了) 高转速产生大量的热能，任何微小的尘粒在如此高转速下都会对硬盘造成影响)
linux的设备类型： 块（block） ： 随机访问； 字符（character）：线性访问；
设备文件： FHS /dev 设备文件： 关联至设备的驱动程序，设备的访问入口； 设备号： major：主设备号，区分设备类型，用于标明设备所需要的驱动程序； minior：次设备号，区分同种类型下的不同的设备，是特定设备的访问入口； 设备文件名 磁盘： IDE：/dev/hd[a-z] SCSI,SATA,SAS,USB: /dev/sd[a-z] 注意： Centos6和7统统将磁盘设备文件标识/dev/sd【[a-z]# 如 /dev/sda /dev/sda1,/dev/sda2;... 引用设备的方式： 设备文件名，卷标，UUID
磁盘分区：
MBR及其使用： MBR： Master Boot Record 特点： 占据磁盘0号sector，512bytes，分为三部分： 446bytes：bootloader程序，引导启动操作系统； 64bytes ： 分区表，每16个bytes标识一个分区，一共只有4个分区； 4个主分区或者3主+1个扩展分区(多个逻辑分区)； 2bytes ： MBR区域的有效性标识，55AA为有效；
GPT及其使用。
GPT:Globally Unique IdentifierPartition Table Format 全局唯一标识符分区表。 特点： 驱动器上的每个分区都有一个全局唯一的标识符； 支持几乎无限个分区数量，除非操作系统作出了限制； MBR占用的第一个sector现在是LBA0，GPT使用了34个LBA区块来纪录分区信息（第一个sector依然兼容的MBR）； GPT 除了前面34个LBA 之外，整个磁盘的最后33个LBA也拿来作为另一个备份。 LBA0 （MBR 相容区块）与MBR模式相近，前446B还是boot loader，后64B换成一个特殊标记，用于表面此磁盘是GPT格式。 LBA1 （GPT 表头纪录）纪录分区表本身的位置与大小，备份 GPT 分区 放置的位置，以及校验码 LBA2-33 （实际纪录分区信息处）从LBA2区块开始，每个LBA都可以纪录4个分区纪录，所以在默认的情况下，总共可以有4^32 = 128个分区纪录
传统BIOS---->MBR格式。 UEFI ---->MBR格式+GPT格式 (Unified Extensible Firmware Interface：统一的可扩展固件接口)
linux下GPT分区：
这里使用parted命令，fdisk也有gpt分区操作。 （1）[root@localhost tmp]#parted； （2）help； （3）select device； （4）mklabel gpt； （5）mkpart； ---输入分区名字； ---文件系统； ---起始点，不要用0开头； ---终结点； ---起始点，可以用#G； 此时已经分区成功 （6）print 查看 （7）quit
[root@localhost tmp]# parted GNU Parted 3.1 Using /dev/sda Welcome to GNU Parted! Type 'help' to view a list of commands. (parted) select /dev/sdd Using /dev/sdd (parted) mklabel gpt Warning: The existing disk label on /dev/sdd will be destroyed and all data on this disk will be lost. Do you want to continue? Yes/No? yes (parted) mkpart Partition name? []? mygpd_data File system type? [ext2]? ext4 Start? 1 End? 2G (parted) print Model: VMware, VMware Virtual S (scsi) Disk /dev/sdd: 2147MB Sector size (logical/physical): 512B/512B Partition Table: gpt Disk Flags: Number Start End Size File system Name Flags 1 1049kB 2146MB 2145MB mygpd_data
二、fdisk命令
1.查看 fdisk -k device 2.管理 fdisk device fdisk 提供了一个交互式接口来管理分区，具有多个子命令；所有操作均在内存中完成； 没有直接同步到磁盘，直到使用w命令保存到磁盘上； 注意： 在已经分区并且已挂载其中某个分区的磁盘设备上创建新的分区，内核可能在其创建完成后无法识别； 查看： cat /proc/partitions 通知内核，强制读取磁盘分区： centos5： partprobe device； centos6.7： partx -a device kpartx -a device 分区创建工具：parted ； sfdisk
三、文件系统创建
格式化： 低级格式化,分区之前，划分磁道； 高级格式化,分区之后对分区创建文件系统， superblock,i节点inode table,数据块data block，目录块directory block， 间接块indirection blockblock ，位图索引inode bitmap，block bitmap； 元数据区+实际数据区 元数据区：inode table 文件元数据：文件大小，权限、宿主宿组、时间戳、数据块指针等，不记录文件名； 元数据区对每一个文件的信息记录格式是统一的，给出一个模板然后根据文件的实际情况填写而已； 数据块指针的记录内容是有限的，决定了文件的大小上限。根据数据块指针到数据区取得文件的实际数据。 符合链接文件：存储数据指针的空间中存储了文件的真实访问路径。 设备文件： 存储数据指针的空间中存储了设备号。 这两种文件都不占据数据区。
VFS： Virtual File System 解决不同文件系统之间的互认问题。
Linux文件系统： ext2，ext3，ext4，xfs，btrfs 光盘： ISO9660 网络文件系统： nfs，clfs 集群文件系统： gfs2，ocfs2 内核级分布式文件系统： ceph windows文件系统：vfat，ntfs windows无法识别linux的文件系统，因此，存储设备在需要两种系统之间交叉使用时， 应使用两者同时支持的文件系统：vfat # mkfs.vfat device 注意： U盘格式为ntfs的话，可以用一个NTFS-3G的插件，安装后linux可以支持NTFS文件，linux将其识别为ntfs-3g文件系统 ntfs-3g-ntfsprogs-2011.3.32.tgz 解压后执行./config make makeinstall 编译安装 若U盘被识别为sda3设备，则执行如下指令 #mount -t ntfs-3g /dev/sda /mnt/win 伪文件系统：proc，sysfs，tmpfs，hugepagefs 用户空间的分布式文件系统： mogilefs，moonsefs，glusterfs
交互文件系统：swap； linux上交互分区必须使用独立的文件系统，该system ID必须为82,通过fdisk上的t进行设置； 创建swap文件系统： mkswap device 启用 : swapon devcie -a : 启用在/etc/fstab文件中所有的swap设备。 禁用 : swapoff devcie 创建一个大小为1G的swap分区，并启用。
[root@localhost ~]# fdisk /dev/sde
Command (m for help): n
Partition type:
p primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
e extended
Select (default p): p
Partition number (1-4, default 1): 1
First sector (2048-4194303, default 2048):
Using default value 2048
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-4194303, default 4194303): +1G
Partition 1 of type Linux and of size 1 GiB is set
Command (m for help): t
Selected partition 1
Hex code (type L to list all codes): 82
Changed type of partition 'Linux' to 'Linux swap / Solaris'
Command (m for help): w
The partition table has been altered!
[root@localhost ~]# mkswap /dev/sde1
Setting up swapspace version 1, size = 1048572 KiB
no label, UUID=adcb05b1-3368-4e97-80c8-7ed13e959c63
[root@localhost etc]# free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 3778 380 166 6 3231 3140
Swap: 2047 6 2041
[root@localhost etc]# swapon /dev/sde1
[root@localhost etc]# free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 3778 381 165 6 3231 3139
Swap: 3071 6 3065四、文件系统使用
1.创建文件系统工具: mkfs
mkfs.ext2; mkfs.ext3; mkfs.ext4; mkfs.xfs;
查看文件系统类型: blkid device;
mke2fs命令
mke2fs [OPTIONS] device
-t {ext2|ext3|ext4}
-b {1024|2048|4096}
-L LABEL卷标
-j 创建日志功能文件系统ext3
-i # 多少个字节一个inode
-N # 创建inode的总数
-m # 预留空间，百分表
-O [^] 以指定的特性创建目标文件系统；练习：创建一个1G的分区，并格式化为ext4文件系统。要求： （1）block大小为2048，预留空间20%，卷标为MYDATA，
[root@localhost tmp]# fdisk /dev/sde
Command (m for help): n
Partition type:
p primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
e extended
Select (default p): p
Partition number (1-4, default 1): 1
First sector (2048-4194303, default 2048):
Using default value 2048
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-4194303, default 4194303): +1G
Partition 1 of type Linux and of size 1 GiB is set
Command (m for help): w
The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.
root@localhost tmp]# mke2fs -t ext4 -b 2048 -L MYDATA -m 20 /dev/sde1
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem label=MYDATA
OS type: Linux
Block size=2048 (log=1)
Fragment size=2048 (log=1)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
65536 inodes, 524288 blocks
104857 blocks (20.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=268959744
32 block groups
16384 blocks per group, 16384 fragments per group
2048 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
16384, 49152, 81920, 114688, 147456, 409600, 442368
Allocating group tables: done
Writing inode tables: done
Creating journal (16384 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done2.文件系统挂载与卸载
挂载与卸载： mount umount 根文件系统外的其它文件系统，要想能够被访问到，都必须通过‘关联’至根文件系统上的某个目录来实现， 此‘关联’操作即‘挂载’，此目录即为挂载点。 挂载点： mount point 用于作为另一个文件系统的访问入口 (1): 事先存在； (2): 应用使用未被或或不会被其它目录进程使用的目录； (3): 挂载点下原有的文件建会被隐藏； 思考一个问题：将一个装有linux系统的磁盘(根文件系统A)接到另一台linux系统(B)的设备上，然后挂载在B系统一个目录下， B上的某用户(root或者普通用户)对A文件的读写执行权限？
mount [-fnrsvw] [-t vfstype] [-o options] device dir -r： 只读 -w： 读写(默认选项) -n： 禁止同步(默认情况下，设备挂载与卸载都同步到/etc/mtab中) -t --vfstype： 指定文件类型 -L --LABEL： 以label方式指明设备 -U --UUID ： 以uuid方式指明设备 -o ： 自动挂载所有支持自动挂载的设备 sync/async： 同步/异步 atime/noatime： 是否更新其访问的时间戳 diratime/nodiratime： 只针对目录时间戳 remount： 重挂 acl： 支持使用acl功能 #mount -o acl device dir #mount -o alc device ro：只读 rw：读写 exec/noexec 是否允许运行此设备上的文件 使用技巧：mount --bind 源目录 目标目录， 可以实现将目录绑定至另一个目录上，作为其临时访问入口。
查看当前系统所有已挂载设备： # mount # cat /etc/mtab # cat /proc/mounts
umount [-dflnrv] {dir|device}...
正在被进程访问的挂载点无法被卸载
查看被何进程使用：
#lsof mount_point
#fuser -v mount_point
[root@localhost /]# fuser -v /dev/sde1
USER PID ACCESS COMMAND
/dev/sde1: root kernel swap /dev/sde13.除根文件以为的其它文件开机自动挂载
/etc/fstab
UUID=795d1641-c4f8-4f72-911b-6eedfe2ac733 / xfs defaults 0 0 UUID=ecde1354-5470-4692-bc2b-9cc94bd3b11c /boot xfs defaults 0 0 UUID=ad488060-c1c6-4871-a8e2-228de0b90457 swap swap defaults 0 0
(1)要挂载的设备：设备文件，LABEL，UUID，伪文件系统 (2)挂载点,swap类型的挂载点为swap (3)文件系统类型 (4)挂载选项 (5)转储频率，0从不，1每天，2每隔一天 (6)自检次序
接上面的练习： （2) 挂载至/mydata目录，要求挂载时禁止程序自动运行，且不更新文件的访问时间戳。 （3）可开机自动挂载。
[root@localhost mydata]# mount -o noatime noexec -L MYDATA /mydata ---错误，o后面的参数以，分隔 [root@localhost mydata]# mount -o noatime,noexec -L MYDATA /mydata [root@localhost /]# vim /etc/fstab UUID=795d1641-c4f8-4f72-911b-6eedfe2ac733 / xfs defaults 0 0 UUID=ecde1354-5470-4692-bc2b-9cc94bd3b11c /boot xfs defaults 0 0 UUID=ad488060-c1c6-4871-a8e2-228de0b90457 swap swap defaults 0 0 LABEL=MYDATA /mydata ext4 defaults 0 0
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