Linux学习5—磁盘管理

一.基本分区

1.1磁盘简介

• 从工作原理来分

机械硬盘
固态硬盘

• 命名
  Kernel对不同接口硬盘命名方式

RHEL7/centos7

• /dev/sda——设备文件目录（sda是一个文件）
  s——代表sata接口
  d——代表磁盘
  a——代表第一块
• /dev/sdb——磁盘第二块（后面的块数以此类推）

• 磁盘分区方式

MBR（主引导记录）：MBR支持最大磁盘容量是<2TB，设计时分配4个分区，如果希望超过4个分区，需放弃主分区，改为扩展分区和逻辑分区
GPT（全局唯一标识分区表）：GPT支持大于2T的硬盘，支持128个分区

1.2 管理磁盘

• 管理磁盘分区三步

• 分区（MBR或GPT）
• 格式化/文件系统（创造文件系统）
• 挂载

• 查看磁盘信息

• /dev/文件目录下

• 创建分区：

• MBR将硬盘分区
• 启动分区工具：fdisk——MBR gdisk——GPT
  
• 进入会话模式
  提示1：命令（输入m获取帮助）
      操作：敲击字母"n"键（划分分区）
      说明：欢迎界面，输入班组指令或操作指令
  提示2:
  
      操作：敲击字母键"p"
      说明：请选择主分区，或者扩展分区
  提示3:
  
      操作：敲击数字“1”
      说明：选择分区号
  提示4
      操作：敲击回车键
      说明：选择磁盘开始的扇区（有效空间从2048开始是因为0-2048记录了分区表（分区信息））
  提示5
  
      操作：+结束扇区号（这个不常用）/+ 该扇区大小（K/M/G)
      说明：选择磁盘分区结束的扇区，即分区大小
  提示6：命令(输入m获取帮助）：
      说明：已经完成了大小分区记录，但未生效
  提示7：
  
      操作
          输入w保存分区信息
          自动退出分区工具（可以重复上面操作给该硬盘划分多个分区，最后再按w）
• 刷新分区表：partprobe 硬盘号
• 查看分区结果：fdisk -l 硬盘号

1.3 创建文件系统

• 命令：mkfs.ext4 磁盘号

mk:make——创造
f:file——文件
s:system——系统
ext4:extend4——扩展文件系统第四代，是文件系统的类型
磁盘号:磁盘文件名

1.4 挂载

• 手动挂载

• 创建挂载点，一个分区一个挂载点(mkdir)
• mount

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lsblk  #列出系统的块状设备(可以查看硬盘状况)
fdisk [-l] /dev/nvmen02  #进入会话模式
partprobe /dev/nvmn02 #刷新分区表
mount -t ext4 硬盘文件 挂载的文件夹名
mkfs -t  ext4 磁盘名 #格式化
cp -rf 文件1 文件2  #拷贝，-r指强制递归（当文件1是一个目录时，会递归拷贝目录下的东西） -f：覆盖已经存在的文件不给出提示
df  -hT #以容易理解的格式输出文件系统的大小，并显示系统文件类型
dd if=/dev/zero  of=/mnt/disk4/1.txt  bs=1M count=1000#将zero文件内容抄写到1.txt中,bs抄写大小 count是抄写多少次 

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二.逻辑卷LVM

2.1目的

管理磁盘的一种方式，性质与基本磁盘无异

2.2 特点

随意扩张大小

2.3 术语

PV——物理卷
VG——卷组
LV——逻辑卷

2.4 创建LVM

• 准备物理磁盘
• 创建物理卷
• 创建卷组
• 创建逻辑卷
• 挂载文件系统 (下面的三个操作和创建物理分区的原理是一样的）
• 创建挂载点
• 挂载

2.5卷组VG扩容

• 创建PV
• 加入到卷组

2.6逻辑卷LV扩容 ——lvextend

2.7 文件系统详解

• 种类
  windows：FAT16 FAT32 NTFS
  LINUX：EXT3 EXT4 XFS
• EXT3/4文件系统
  简介：
  类型：索引（index）文件系统
• 系统限制：
    EXT3：文件系统最大16TB
    EXT4：文件系统最大16TB
    XFS：文件系统最大100TB
  注意：在EXT3和EXT4文件系统中，每4096字为一个存储单位m，称为block（每个文件会占用一个或多个块）
• 名词：
  inode（决定了文件系统中文件的数量）
    记录文件的属性（文件的元数据metadata——大小，权限，属主等）
    一个文件占用一个inode，同时记录此文件数据所在的blocknumber
    inode的大小为128bytes
  block
    存储文件的实际数据
    实际存储文件的内容，若文件较大，会占用多个block
    block大小文默认的4K
  superblock
    block和inode的总量
    未使用和已使用的inode/block数量
• 文件链接
  软链接
    软链接像快捷方式，可以对文件和目录做软链接
    软链接记录的只是源文件的绝对路径
    软链接失去源文件不可用
  
  硬链接
    创建同分区硬链接成功，创建不同分区硬链接失败（硬链接只能在一个分区里面做）
    硬链接的inode号相同，但并不占用block，使用df -k 观察硬链接数量有无变化
    不允许将硬链接指向目录
• RAID（磁盘冗余阵列系统）
  简介：
    RAID：廉价磁盘冗余阵列
    作用：容错、提升读写速率
  类型：
    RAID0：条带集2块磁盘以上，读写速率快N倍（n为磁盘数），但不容错
    RAID1：RAID1镜像集，2块磁盘，容量50%（再写数据时两块磁盘会同时写进数据，所以实际容量为总容量的50%），读写速率一般，可用于容错（一块坏了还有另一块）
  RAID5：带奇偶校验条带集，至少包含三块磁盘（两块存数据，一块存奇偶校验，其它的做热备盘），利用率（n-1)/n读写速率快，容错
• 不同场景RAID的使用
  硬RAID：需要RAID卡，有自己的CPU，处理速度快，有电池和无电池
  软RAID：通过操作系统实现，比如windows，linux
• 软RAID实例：
  准备硬盘(准备了四块）
  
  创建RAID
  
  格式化，挂载
  
  查看RAID信息
  模拟一块硬盘损害并移除
  
  设置RAID开机生效

pvcreate  /dev/nvme0n2  #将物理磁盘nvme0n2创建为物理卷
vgcreate chailong /dev/nvme0n2 #创基卷组，名字为chailong
lvcreate -L 200M -n lv2 chailong #从卷组chailong中拿出200M空间创建一个名叫lv2的逻辑卷
mkfs.ext4 /dev/chailong/lv1  #给逻辑卷挂载文件系统，路径名为/卷组名/逻辑卷名
pvs  #查找当前物理卷
vgs  #查找卷组
lvs  #查找逻辑卷组
vgextend vg1 /dev/sdd1 #逻辑卷组扩容，sdd1是已经创建好的物理卷
lvextend -L +200M /dev/vg1/lv2  #逻辑卷扩容，vg1是卷组，lv2是逻辑卷名
 resize2fs  /dev/chailong/lv1    #增大或者收缩未加载的“ext2/ext3/ext4”文件系统的大小
 
 ll -i 文件名 #观察inode信息
 df -i  #查看系统的inode数量
 touch file{1..5} #创建文件file1-file5
 ln -s /file1 /home/file1  #给file1创建一个软链接，链接文件所在的文件夹位于/home/file1（-s为软链接，不加为硬链接）
 mdadm -C /dev/md0 -l5 -n3 -x1 /dev/nvme0n{2,3,4,5}  #创建RAID，-c创建的意思，/dev/md0 是名字，必须在dev下 -l5是等级5 -n3是几块盘，这里是3块 -x1是热备盘，这里是1块 最后是磁盘名
 mdadm -D /dev/md0  #查看raid信息
 mdadm /dev/md0 -f /dev/nvme0n2 -r /dev/nvme0n2 #强制移除一个盘

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三.交换分区管理了swap（虚拟内存）

3.1作用

“提升”内存容量，防止OOM（OUT of memory）

3.1 swap大小

• 推荐：设置交换分区大小为内存的两倍
• 生产环境下：
  大于4gb而小于16gb内存的系统，最小需要4GB交换空间
  大于16GB而小于64GB内存的系统，最小需要8GB的交换空间
  大于64GB而小于256GB内存的系统，最小需要16GB交换空间
• 查看当前交换分区

free -m #查看空闲分区
mkswap /dev/sdc1  #创建交换分区
swapon /dev/sde1  #将交换分区挂载
swapoff /dev/sdc2  #退出分区
umount /dev/sdb4  #卸载磁盘
reboot #重启动
init 6#重启

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