磁盘结构
硬盘的物理结构
盘片：硬盘有多个盘片，每盘片有2面（正反两面）
磁头：每面一个磁头，并不是只有一个磁头，磁头也 不会碰到盘面，磁头等于盘片数量
硬盘的数据结构
扇区：盘片被分为多个扇形区域，每个扇区存放512 字节的数据（扇区越多容量越大）
磁道：同一盘片不同半径的同心圆
柱面：不同盘片相同半径构成的圆（柱面和磁道数量 相同）
硬盘存储容量
硬盘存储容量＝磁头数（8个2进制）×磁道（柱面） 数×每道扇区数（6个二进制）×每扇区字节数
1柱面=512 * 扇区数/磁头数×磁道=51263255=7.84M
可以用柱面/磁头/扇区来唯一定位磁盘上每一个区域
硬盘接口的类型
IDE：133MB/s，并行接口，早期家用电脑
SCSI：640MB/s，并行接口，早期服务器
SATA：6Gbps，SATA数据端口与电源（长的，数据 线短的）端口是分开的，即需要两条线，一条数据 线，一条电源线
SAS：6Gbps，SAS是一整条线，数据端口与电源端 口是一体化的，SAS中是包含供电线的，而SATA中不 包含供电线。SATA标准其实是SAS标准的一个子集，二者可兼容，SATA硬盘可以插入SAS主板上，反之不行。
机械与固态硬盘
机械硬盘
固态硬盘
Solid State Drive，用固态电子存 储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单 元（FLASH芯片、DRAM芯片）组成。固态硬盘在接 口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的 完全相同，在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致
区别
相较于HDD，SSD在防震抗摔、传输速率、功耗、重 量、噪音上有明显优势，SSD传输速率性能是HDD 的2倍
相较于SSD，HDD在价格、容量占有绝对优势 硬盘有价，数据无价，目前SSD不能完全取代HHD
#此处的8代表设备的类型 8后的数字代表第几类的 第几块设备
brw-rw----. 1 root disk 8, 1 8月 1 08:49 /dev/sda1
brw-rw----. 1 root disk 8, 2 8月 1 08:49 /dev/sda2
MBR与磁盘分区
为什么分区
优化I/O性能
实现磁盘空间配额限制
提高修复速度
隔离系统和程序
安装多个OS
采用不同文件系统
主引导记录
MBR位于硬盘第一个物理区处
MBR中包含硬盘的主引导程序和硬盘分区表
分区表有4个分区记录区，每个分区记录区占16个字节
Linux中将硬盘、分区等设备均表示为文件
/dev/：硬件设备文件所在的目录
hd：表示IDE设备（sd表示scsi设备）
a：硬盘的顺序号，表示的第几块硬盘，以a、b、c…表示
5：分区的顺序号，表示第一块硬盘接口的第五个分区
磁盘分区结构
硬盘中的主分区数目只有4个
主分区和扩展分区的序号限制在1~4
扩展分区再分为逻辑分区
逻辑分区的序号将始终从5开始
扩展分区一定是主分区
主分区不一定是扩展分区
文件系统
概述
是操作系统用于明确存储设备或分区上的文件的使用方 法和数据结构；即在存储设备上组织使用文件的 方法。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件结构 称为文件管理系统，简称文件系统 从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进 行保护和检索的系统。具体地说，它负责为用户建立文 件，存入、读出、修改、转储文件，控制文件的 存取，安全控制，日志，压缩，加密等。
[root@localhost ~]# cat /proc/filesystems //查看当前系统支持的文件类型
nodev sysfs
nodev rootfs
nodev ramfs
nodev bdev
nodev proc
nodev cgroup
nodev cpuset
nodev tmpfs
nodev devtmpfs
nodev debugfs
nodev securityfs
nodev sockfs
nodev pipefs
nodev anon_inodefs
nodev configfs
nodev devpts
nodev hugetlbfs
nodev autofs
nodev pstore
nodev mqueue
nodev selinuxfs
xfs
nodev rpc_pipefs
nodev nfsd
fuseblk
nodev fuse
nodev fusectl
iso9660
文件系统的组成
内核中的模块：ext4, xfs, vfat
Linux的虚拟文件系统：VFS
用户空间的管理工具：mkfs.ext4, mkfs.xfs,mkfs.vfat
XFS
根据所记录的日志在很短的时间内迅速恢复磁盘文件内容
用优化算法，日志记录对整体文件操作影响非常小
是一个全64-bit的文件系统，最大可以支持8EB的文件系统，1EB=1024PB1PB=1024TB（这里才到 TB1TB=1024GB）
而支持单个文件则达到8EB能以接近裸设备I/O的性能 存储
swap
swap交换分区是系统RAM的补充，swap 分区支持虚拟内存。
当没有足够的 RAM 保存系统处理的数据时会将数据写入 swap 分区，当系统缺乏swap 空间时，内核会因 RAM 内存耗尽而终止进程。
配置过多 swap 空间会造成存储设备处于分配状态但闲置，造成浪费，过多swap 空间还会掩盖内存不足。
FAT16、FAT32
FAT32指的是文件分配表是采用32位二进制数记录管理的磁盘文件管理方式，因FAT类文件系统的核心是文件分配表，命名由此得来。
FAT32是从FAT和FAT16发展而来的，优点是稳定性和兼容性好，能充分兼容Win 9X及以前版本，且维护方便。
缺点是安全性差，且最大只能支持32GB分区，单个文件也只能支持最大4GB。
NTFS（xfs）
EXT4
适用于那些分区容量不是太大，更新也不频繁的情况，例如 /boot 分区是ext 文件系统的最新版。
提供了很多新的特性，包 括纳秒级时间戳、创建和使用巨型文件 (16TB、最大1EB的文件系统，以及速度的提升 1EB=1024PB=1024TB
JFS
主要是为满足服务器的高吞吐量和可靠性需求而设计、开发的。
单个文件最大限制16TB，该文件系统最大支持 1PB的容量。1PB=1024TB
分区工具
fdisk
格式
fdisk -l [磁盘设备] //非交互式查看磁盘分区
fdisk [磁盘设备] //交互式查看和管理磁盘分区
非交互式查看磁盘分区
[root@localhost ~]# ll /dev/sd*
brw-rw----. 1 root disk 8, 0 8月 1 08:49 /dev/sda
brw-rw----. 1 root disk 8, 1 8月 1 08:49 /dev/sda1
brw-rw----. 1 root disk 8, 2 8月 1 08:49 /dev/sda2
[root@localhost ~]# fdisk -l /dev/sda
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/***：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x0009766d
/dev/sda1 * 2048 2099199 1048576 83 Linux
/dev/sda2 2099200 125829119 61864960 8e Linux LVM
交互式查看和管理磁盘分区
常用指令
| 指令 | 作用 |
| m | 打印出菜单 |
| p | 打印出当前分区表 |
| n | 新建一个分区 |
| d | 删除一个分区 |
| t | 改变分区的属性，系统ID |
| w | 保存 |
| q | 不保存退出 |
示例
[root@localhost ~] # fdisk /dev/sda
欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2。
使用写入命令前请三思。
命令(输入 m 获取帮助：m //m指令打印出菜单
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
命令(输入 m 获取帮助：p //p指令打印出当前分区表
磁盘 /dev/sda：64.4 GB, 64424509440 字节，125829120 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/***：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x0009766d
设备 Boot Start End Blocks Id System
/dev/sda1 * 2048 2099199 1048576 83 Linux
/dev/sda2 2099200 125829119 61864960 8e Linux LVM
blkid
可以查看块设备属性信息
[root@localhost ~]# blkid
/dev/sda1: UUID="1003453c-ed08-492a-bac5-76fd0e006c5d" TYPE="xfs"
/dev/sda2: UUID="4zS7ZS-vwuG-OXJz-rvsT-zmn9-pszq-u5Wqd7" TYPE="LVM2_member"
/dev/sr0: UUID="2017-09-06-10-51-00-00" LABEL="CentOS 7 x86_64" TYPE="iso9660" PTTYPE="dos"
/dev/mapper/centos-root: UUID="dbfa8769-3674-4dca-9ea2-ce4d5d08a176" TYPE="xfs"
/dev/mapper/centos-swap: UUID="cc343a9d-2526-43ec-ae59-a927a4c8e9ec" TYPE="swap"
/dev/mapper/centos-home: UUID="fe129d06-2d94-456a-b126-728f0c61d9db" TYPE="xfs"
mkfs
选项
-t {ext2|ext3|ext4|xfs} 指定文件系统类型
-b {1024|2048|4096} 指定块 block 大小
-L ‘LABEL’ 设置卷标
-j ext3，相当于 -t mkfs.ext3 = mkfs -t ext3 = mke2fs -j = mke2fs -t ext3-i
-i 为数据空间中每多少个字节创建一个 inode；不应该小于block大小
-N 指定分区中创建多少个inode
-I 一个inode记录占用的磁盘空间大小，128---4096
-m 默认5%,为管理人员预留空间占总空间的百分比
-O FEATURE[,...] 启用指定特性-O ^FEATURE 关闭指定
示例
[root@localhost ~]# ls /sbin/mkfs* //查看当前系统支持哪些文件系统类型
/sbin/mkfs /sbin/mkfs.ext2 /sbin/mkfs.fat /sbin/mkfs.vfat
/sbin/mkfs.btrfs /sbin/mkfs.ext3 /sbin/mkfs.minix /sbin/mkfs.xfs
/sbin/mkfs.cramfs /sbin/mkfs.ext4 /sbin/mkfs.msdos
[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/sdb1 //将sdb1格式化为XFS文件系统
meta-data=/dev/sdb3 isize=512 agcount=4, agsize=655360 blks
= sectsz=512 attr=2, projid32bit=1
= crc=1 finobt=0, sparse=0
data = bsize=4096 blocks=2621440, imaxpct=25
= sunit=0 swidth=0 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=1
log =internal log bsize=4096 blocks=2560, version=2
= sectsz=512 sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
fsck.FS_TYPE
fsck -t FS_TYPE
-a 自动修复
-r 交互式修复错误
mkswap
特殊的文件系统，缓解内存不足，为了个别应为程序加 内存有点浪费
添加交换分区的空间
mkswap + 分区
swapon +分区 开启 -a 全部
swapoff +分区 关闭 -a 全部
正在设置交换空间版本 1，大小 = 6289404 KiB
无标签，UUID=2b59e021-35a5-489a-9450-849917a9850a
[root@localhost ~]# swapon -s //显示所有启用的交换分区，目前只显示系统原有的交换分区
文件名 类型 大小 已用 权限
/dev/dm-1 partition 4194300 0 -1
[root@localhost ~]# swapon /dev/sdb6 //启用交换分区
[root@localhost ~]# swapon -s //此时查看，显示了刚刚启用的交换分区
文件名 类型 大小 已用 权限
/dev/dm-1 partition 4194300 0 -1
/dev/sdb6 partition 6289404 0 -2
[root@localhost ~]# swapoff /dev/sdb6 //不使用后可以停用交换分区
[root@localhost ~]# swapon -s //查看所有交换分区，/dev/sdb6已不显示
文件名 类型 大小 已用 权限
/dev/dm-1 partition 4194300 0 -1
lsblk
[root@localhost ~]# lsblk -d -o name,rota
#查看当前硬盘是什么模式 固态 机械 1 机械 0 固态
NAME ROTA
sda 1
sr0 1
挂载与解挂载
mount
格式
示例
[root@localhost ~]# df -h //查看磁盘情况，已成功挂载
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root 10G 4.9G 5.2G 49% /
devtmpfs 897M 0 897M 0% /dev
tmpfs 912M 0 912M 0% /dev/shm
tmpfs 912M 9.1M 903M 1% /run
tmpfs 912M 0 912M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1 1014M 179M 836M 18% /boot
tmpfs 183M 0 183M 0% /run/user/0
tmpfs 183M 40K 183M 1% /run/user/1005
/dev/sr0 4.3G 4.3G 0 100% /run/media/Amy/CentOS 7 x86_64
/dev/sdb1 10G 33M 10G 1% /opt/aa
挂载规则
一个挂载点同一时间只能挂载一个设备
一个挂载点同一时间挂载了多个设备，只能看到最后
一个设备的数据，其它设备上的数据将被隐藏
一个设备可以同时挂载到多个挂载点
通常挂载点一般是已存在空的目录
umount
格式
umount 挂载点目录
[root@localhost opt]# umount /dev/sdb1 //将sdb1解除挂载
[root@localhostopt]# df -h //查看磁盘情况，已成功解挂载
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root 10G 4.9G 5.2G 49% /
devtmpfs 897M 0 897M 0% /dev
tmpfs 912M 0 912M 0% /dev/shm
tmpfs 912M 9.1M 903M 1% /run
tmpfs 912M 0 912M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1 1014M 179M 836M 18% /boot
tmpfs 183M 0 183M 0% /run/user/0
tmpfs 183M 40K 183M 1% /run/user/1005
永久挂载
UUID 可以确保唯一
[root@localhost ~]# blkid //查看硬件设备的UUID
/dev/sda1: UUID="87263b93-1e10-49c6-a30c-2b80b6b17038" TYPE="xfs"
/dev/sda2: UUID="NOm6dB-M1Oe-2DBL-JyAF-p9by-VTLr-14MAfJ" TYPE="LVM2_member"
/dev/sdb1: UUID="e0b714cd-c33e-42b2-a051-1e1f3333b4b7" TYPE="xfs"
/dev/sdb5: UUID="f9f897a8-ae5d-4ec3-a48f-33e2757213ae" TYPE="xfs"
/dev/sdb6: UUID="2b59e021-35a5-489a-9450-849917a9850a" TYPE="swap"
/dev/sr0: UUID="2017-09-06-10-51-00-00" LABEL="CentOS 7 x86_64" TYPE="iso9660" PTTYPE="dos"
/dev/mapper/centos-root: UUID="d0d8117f-e6af-46de-985e-910fafd9d4a2" TYPE="xfs"
/dev/mapper/centos-swap: UUID="8a01eff6-7570-42db-ba4d-a7ff11acbdb3" TYPE="swap"
[root@localhost ~]# vim /etc/fstab //修改配置文件 #将sdb1加入配置文件 UUID=e0b714cd-c33e-42b2-a051-1e1f3333b4b7 /data/aa xfs defaults 0 0
以 “/dev/mapper/centos-root / xfs defaults 0 0” 为例
- 字段1：设备名或设备卷标名、或设备的UUID（建议使用UUID，可使用lsbik命令查看）。
- 字段3：文件系统类型，如 XFS、swap 等。
- 字段5：表示文件系统是否需要 dump 备份（dump是一个备份工具）。一般设为1时表示需要，设为0时将被dump忽略。
磁盘分区完整步骤
第一步：检测并确认新硬盘
[root@localhost ~]# echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host1/scan
[root@localhost ~]# echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host2/scan
[root@localhost ~]# lsblk //查看块设备，已识别到新硬盘sdb
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda 8:0 0 60G 0 disk
├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
└─sda2 8:2 0 14G 0 part
├─centos-root 253:0 0 10G 0 lvm /
└─centos-swap 253:1 0 4G 0 lvm [SWAP]
sdb 8:16 0 20G 0 disk
sr0 11:0 1 4.2G 0 rom第二步：设置硬盘分区
欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2。
使用写入命令前请三思。
使用磁盘标识符 0x8fd606b5 创建新的 DOS 磁盘标签。
Partition type:
p primary (0 primary, 0 extended, 4 free
e extended
Select (default p:
Using default response p
分区号 (1-4，默认 1：
起始 扇区 (2048-125829119，默认为 2048：
将使用默认值 2048
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (2048-125829119，默认为 125829119：+10G
分区 1 已设置为 Linux 类型，大小设为 10 GiB
Partition type:
p primary (1 primary, 0 extended, 3 free
e extended
Select (default p:
Using default response p
分区号 (2-4，默认 2：
起始 扇区 (20973568-125829119，默认为 20973568：
将使用默认值 20973568
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (20973568-125829119，默认为 125829119：+10G
分区 2 已设置为 Linux 类型，大小设为 10 GiB
Partition type:
p primary (2 primary, 0 extended, 2 free
e extended
Select (default p:
Using default response p
分区号 (3,4，默认 3：
起始 扇区 (41945088-125829119，默认为 41945088：
将使用默认值 41945088
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (41945088-125829119，默认为 125829119：+10G
分区 3 已设置为 Linux 类型，大小设为 10 GiB
命令(输入 m 获取帮助：N
Partition type:
p primary (3 primary, 0 extended, 1 free
e extended
Select (default e:
Using default response e
已选择分区 4
起始 扇区 (62916608-125829119，默认为 62916608：
将使用默认值 62916608
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (62916608-125829119，默认为 125829119：+10G
分区 4 已设置为 Extended 类型，大小设为 10 GiB
The partition table has been altered!
正在同步磁盘。
[root@localhost ~]# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda 8:0 0 60G 0 disk
├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
└─sda2 8:2 0 59G 0 part
├─centos-root
253:0 0 38.3G 0 lvm /
├─centos-swap
253:1 0 2G 0 lvm [SWAP]
└─centos-home
253:2 0 18.7G 0 lvm /home
sdb 8:16 0 60G 0 disk
├─sdb1 8:17 0 10G 0 part
├─sdb2 8:18 0 10G 0 part
├─sdb3 8:19 0 10G 0 part
└─sdb4 8:20 0 1K 0 part
sr0 11:0 1 4.2G 0 rom /run/media/root/CentOS 7 x86_64第三步：为分区指定文件系统（格式化）
将/dev/sdb1 格式化为XFS文件系统——mkfs.xfs命令
meta-data=/dev/sdb1 isize=512 agcount=4, agsize=655360 blks
= sectsz=512 attr=2, projid32bit=1
= crc=1 finobt=0, sparse=0
data = bsize=4096 blocks=2621440, imaxpct=25
= sunit=0 swidth=0 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=1
log =internal log bsize=4096 blocks=2560, version=2
= sectsz=512 sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=1将/dev/sdb2 格式化为交换文件系统——mkswap命令
正在设置交换空间版本 1，大小 = 6289404 KiB
无标签，UUID=2b59e021-35a5-489a-9450-849917a9850a
[root@localhost ~]# swapon -s //显示所有启用的交换分区，目前只显示系统原有的交换分区
文件名 类型 大小 已用 权限
/dev/dm-1 partition 4194300 0 -1
[root@localhost ~]# swapon /dev/sdb2 //启用交换分区
[root@localhost ~]# swapon -s //此时查看，显示了刚刚启用的交换分区
文件名 类型 大小 已用 权限
/dev/dm-1 partition 4194300 0 -1
/dev/sdb2 partition 6289404 0 -2
[root@localhost ~]# swapoff /dev/sdb2 //不使用后可以停用交换分区
[root@localhost ~]# swapon -s //查看所有交换分区，/dev/sdb6已不显示
文件名 类型 大小 已用 权限
/dev/dm-1 partition 4194300 0 -1第四步：挂载文件系统
方式一：使用mount命令一次性挂载
[root@localhost /]# cd /data
[root@localhost data]# mkdir aa //在/data目录下创建子目录aa
[root@localhost data]# ls
aa
[root@localhost opt]# mount /dev/sdb1 /data/aa //将sdb1挂载到aa目录下
[root@localhost ~]# df -Th //查看磁盘情况并显示文件系统类型，可看到已成功挂载
文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root xfs 10G 4.9G 5.2G 49% /
devtmpfs devtmpfs 897M 0 897M 0% /dev
tmpfs tmpfs 912M 0 912M 0% /dev/shm
tmpfs tmpfs 912M 9.1M 903M 1% /run
tmpfs tmpfs 912M 0 912M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1 xfs 1014M 179M 836M 18% /boot
tmpfs tmpfs 183M 0 183M 0% /run/user/0
tmpfs tmpfs 183M 40K 183M 1% /run/user/1005
/dev/sr0 iso9660 4.3G 4.3G 0 100% /run/media/Amy/CentOS 7 x86_64
/dev/sdb1 xfs 10G 33M 10G 1% /opt/aa方式二：永久挂载
[root@localhost ~]# blkid //查看硬件设备的UUID
/dev/sda1: UUID="87263b93-1e10-49c6-a30c-2b80b6b17038" TYPE="xfs"
/dev/sda2: UUID="NOm6dB-M1Oe-2DBL-JyAF-p9by-VTLr-14MAfJ" TYPE="LVM2_member"
/dev/sdb1: UUID="e0b714cd-c33e-42b2-a051-1e1f3333b4b7" TYPE="xfs"
/dev/sr0: UUID="2017-09-06-10-51-00-00" LABEL="CentOS 7 x86_64" TYPE="iso9660" PTTYPE="dos"
/dev/mapper/centos-root: UUID="d0d8117f-e6af-46de-985e-910fafd9d4a2" TYPE="xfs"
/dev/mapper/centos-swap: UUID="8a01eff6-7570-42db-ba4d-a7ff11acbdb3" TYPE="swap"
[root@localhost ~]# vim /etc/fstab //修改配置文件
#将sdb1和sdb2加入配置文件
UUID=e0b714cd-c33e-42b2-a051-1e1f3333b4b7 /data/aa xfs defaults 0 0