磁盘管理与文件系统

Device：分区的设备文件名称。
Boot：是否是引导分区。若是，则有“*”标识。
Start：该分区在硬盘中的起始位置（柱面数）。
End：该分区在硬盘中的结束位置（柱面数）。
Blocks：分区的大小，以 Blocks（块）为单位，默认的块大小为 1024 字节。
Id：分区对应的系统 ID 号。83 表示 Linux 中的 XFS 分区或 EXT4 分区、8e 表示 LVM 逻辑卷。LVM 是 Linux 操作系统中对磁盘分区进行管理的一种逻辑机制,与之相关的知识将在后面的章节介绍。
System：分区类型。识别到新的硬盘设备后，就可以在该硬盘中建立新的分区了。在 Linux 操作系统中，分区和格式化的过程是相对独立的，关于格式化分区的操作将在后续内容中讲解。性能的日志文件系统，特别擅长于处理大文件，可支持上百万 T 字节的存储空间。由于 XFS 文件系统开启日志功能，所以即便发生宕机也

交互式分区管理

fdisk [设备]

- 常用指令：

d delete a partition #删除一个分区

l list known partition types #显示已知的分区类型，其中82为 Linux swap分区，83为Linux分区

n add a new partition #增加一个新的分区

v verify the partition table #对磁盘分区表进行验证

p print the partition table #显示磁盘当前的分区表

w write table to disk and exit #保存修改结果并退出fdisk程序

q quit without saving changes #退出fdisk程序，不保存任何修改

t change a partition's system id #改变一个分区的系统号码

3.2 GPT分区

使用gdisk命令管理,支持超过2TB磁盘,最多128个分区,存储支持更大，可靠性更高，适合大容量硬盘和型新系统。

3.2.1 gdisk

命令交互模式中的指令(扩充)

常用指令:

b 将GPT数据备份到一个文件

c 更改分区名称

d 删除一个分区

i 显示分区详细信息

l 列出已知分区类型。此处8200是Linux swap，8300是Linux filesystem（对应fdisk的82和83）。还有一个8e00是Linux LVM

n 增加一个新的分区

o 创建一个新的空白的GPT分区表

p 显示当前磁盘的分区表

q 退出gdisk程序，不保存任何修改

r 恢复和转换选项（仅限专家）

s 排序分区

t 改变分区的类型

v 验证磁盘分区表

w 将分区表写入裁判并退出（保存并退出）

x 额外功能（仅限专家）

? 显示帮助信息

3.3.文件系统创建

3.3.1 mkfs 创建文件系统

创建文件系统

mkfs -t [文件系统类型] [分区设备]

创建系统文件（格式化）

mkfs -t xfs /dev/sdb1 和 mkfs.xfs /dev/sdb1

其他格式化方式
mkfs -t vfat -F 32 /dev/sdb6 和 mkfs.vfat -F 32 /dev/sdb6
mkswap /dev/sdb5

3.3.2 mkswap 创建交换分区

可以将一个分区或文件格式化为交换区，供系统用作虚拟内存扩展

创建交换分区

mkswap [分区设备] / mkswap /dev/sdXN

3.3.3 swapon/swapoff 启用/禁用交换分区

swapon/swapoff [分区设备]

swapon -s 检测

3.4.mount 挂载管理

3.4.1 挂载

mount [-t 类型] 存储设备挂载点目录

mount -o loop ISO镜像文件挂载点目录

卸载
umount 存储设备位置

umount 挂载点目录

设置文件系统的自动挂载

vim /etc/fstab

<设备/UUID/Label> <挂载点> <文件系统类型> <挂载选项> <dump备份> <fsck检查顺序>

UUID=1234-5678 /mnt/data ext4 defaults 0 2

mount -a

mount 设备挂载目录

3.5.查看命令

3.5.1 df 查看磁盘使用情况

df [选项] [文件]
df格式 [options]
主要参数
－s：对每个Names参数只给出占用的数据块总数。
－a：递归地显示指定目录中各文件及子目录中各文件占用的数据块数。若既不指定－s，也不指定－a，则只显示Names中的每一个目录及其中的各子目录所占的磁盘块数。
－k：以1024字节为单位列出磁盘空间使用情况。
－x：跳过在不同文件系统上的目录不予统计。
－l：计算所有的文件大小，对硬链接文件则计算多次。
－i：显示inode信息而非块使用量。
－h：以容易理解的格式印出文件系统大小，例如136KB、24MB、21GB。
－P：使用POSIX输出格式。
－T：显示文件系统类型。

3.5.2 lsblk 树形查看分区

lsblk [参数]

常用参数

-a   显示所有设备
-b   以bytes方式显示设备大小
-d   不显示 slaves 或 holders
-D   print discard capabilities
-e   排除设备
-f   显示文件系统信息
-h   显示帮助信息
-i   use ascii characters only
-m   显示权限信息
-l   使用列表格式显示
-n   不显示标题
-o   输出列
-P   使用key=”value”格式显示
-r   使用原始格式显示
-t   显示拓扑结构信息

3.5.3 blkid 查看设备UUID

blkid /dev/sdb1 //查看磁盘分区的UUID

四. LVM概述

Logical Volume Manager, ,逻辑卷管理
能够在保持现有数据不变的情况下动态调整磁盘容量，从而提高磁盘管理的灵活性
/boot分区用于存放导文件，不能基于lvm创建

4.1 LVM机制的基本概念

PV (物理卷）

物理卷是LVM机制的基本存储设备，通常对应为一个普通分区或整个硬盘。创建物理卷时，会在分区或硬盘的头部创建一个保留区块，用于记录LVM的属性，并把存储空间分割成默认大小为4MB的基本单元（Physical Extent，PE），从而构成物理卷

VG (卷组）

由一个或多个物理卷组成一个整体，即称为卷组，在卷组中可以动态地添加或移除物理卷

LV (逻辑卷)

逻辑卷建立在卷组之上，与物理卷没有直接关系。对于逻辑卷来说，每一个卷组就是一个整体，从这个整体中“切出”一小块空间，作为用户创建文件系统的基础，这一小块空间就称为逻辑卷。使用mkfs等工具在逻辑卷上创建文件系统

4.2 LVM的管理命令

功能	物理卷管理	卷组管理	逻辑卷管理
scan扫描	pvscan	gscan	vscan
create建立	pvcreate	vgcreate	lvcreate
display显示	pvdisplay	vgdisplay	lvdisplay
remove删除	pvremove	vgremove	lvremove
extend扩展		vgextend	vextend
reduce减少		vgreduce	lvreduce

主要命令

pvcreate 设备名1 [设备名2 ... ...]

vgcreate 卷组名物理卷名1 物理卷名2

lvcreate -L 容量大小 -n逻辑卷名卷组名

lvextend -L +大小 /dev/卷组名/逻辑卷名

4.3 LVM操作主要命令步骤

1.关闭主机，添加两块新硬盘，重启主机
或echo "- - - " > /sys/class/scsi_host/host0/scan 扫描

2.先使用fdisk工具讲磁盘设备/dev/sdb、/dev/sdc划分主分区sdb1、sdc1，并且把分区类型的ID标记号改为“8e”
fdisk /dev/sdb
fdisk /dev/sdc

3.创建物理卷
pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdc1

4.创建卷组，卷组名为vgname1
vgcreate vgname1 /dev/sdb1 /dev/sdc1

5.创建逻辑卷，逻辑卷名为lvname1,容量为20GB，生产的文件路劲为/dev/vgname1/lvname1
lvcreate -L 20G -n lvname1 vgname1

6.对逻辑卷进行格式化，创建XFS文件系统，并且挂载到/opt目录下
mkfs -t xfs /dev/vgname1/lvname1
mount /dev/vgname1/lvname1 /opt目录下
df -Th

再扩容

vgextend vgname1 /dev/sdc2
lvextend -L +10G /dev/vgname1/lvname1
xfs_growfs /dev/vgname1/lvname1 //刷新xfs文件系统容量
resize2fs /dev/vgname1/lvname1 //刷新ext4类型文件系统容量

4.4 创建与删除LVM的流程

创建 LVM 流程:
pvcreate 创建 pv -> vgcreate 创建卷组 -> lvcreate 创建逻辑卷 -> mkfs.xfs lv 格式化-> mount 挂载

删除 LVM 流程：
umount 卸载 -> lvremove lv 移出卷组中所有逻辑卷-> vgremove vg 移出卷组-> pvremove 移出 pv

五. RAID磁盘阵列介绍

是Redundant Array of Independent Disks的缩写，中文简称为独立冗余磁盘阵列

把多块独立的物理硬盘按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘）,从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术

组成磁盘阵列的不同方式称为RAID级别（RAID Levels)

5.1常用的RAID级别

RAID0,RAID1,RAID5,RAID6,RAID1+0等

RAID级别	硬盘数量	磁盘利用率	是否有校验	保护能力	写性能
RAID0	N	N	无	无	单个硬盘的N倍
RAID1	N(偶数)	N/2	无	允许一-个设备故障	需写两对存储设备，互为主备
RAID5	N>=3	(N-1) /N	有	允许一个设备故障	需写计算校验
RAID6	N>=4	(N-2) /N	有	允许两个设备故障	需双重写计算校验
RAID10	N>=4(偶数)	N/2	无	允许两个基组中各坏一个	N/2块盘同时写入

5.2 RAID 0

连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁盘上，因此具有很高的数据传输率，但它没有数据冗余

RAID 0只是单纯地提高性能，并没有为数据的可靠性提供保证，而且其中的一个磁盘失效将响到所有数据

RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合

n块硬盘并行组合成一个新的逻辑盘

5.3 RAID 1

通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据

当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能

RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的,但提供了很高的数据安全性和可用性。当一块硬盘组合
一个磁盘失效时，系统可以自动切换到镜像磁盘上读写，而不需要重组失效的数据

5.4 RAID 5

N(N>3) 块盘组成阵列，一份数据产生n-1个条带，同时还有1份校验数据，共n份数据在n块盘上循环均衡存储

N块盘同时读写，读性能很高，但由于有校验机制的问题，写性能相对不高

(N-1)/N磁盘利用率

可靠性高，允许坏1块盘，不影响所有数据

5.5 RAID 1+0磁盘阵列介绍

N(偶数，n>=4)块盘两两镜像后，再组合成一个RAID 0
a1 a1 a2 a2

N/2磁盘利用率

N/2块盘同时写入，N块盘同时读取

性能高，可靠性高

5.6阵列卡介绍

阵列卡是用来实现RAID功能的板卡

通常是由o处理器，硬盘控制器，硬盘连接器和缓存等一系列组件构成的

不同的RAID卡支持的RAID功能不同
例如支持RAID 0,RAID 1,RAID 5,RAID 10等

RAID卡的接口类型
ide接口，scsi接口，sata接口和sas接口

六. 实验

附加不重启加载新硬盘

echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host0/scan

1.建立多个主分区（/dev/sdb1）和，容量指定为 20GB

2.GPT格式建立分区，容量指定为 40GB

3.用LVM创建两个15G物理卷并且设置逻辑卷20G挂载到 gz3

4 怎么用sdd20G给LVM bc1 扩大到50G

七. 总结

管理磁盘和分区（fdisk,gdisk)

创建文件系统（mkfs,mkswap,swapon,swapoff）

挂载、卸载文件系统(mount ,umount)

查看命令（df,lsblk,blkid）

LVM概念与基本操作

RAID磁盘基本了解(RAID0,RAID1,RAID5,RAID6,RAID1+0)

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