磁盘管理与LVM

Linux磁盘管理核心流程为：磁盘识别→分区（MBR/GPT）→格式化（选择文件系统）→挂载（临时/永久），日常维护需熟练使用df、du、fsck等命令，针对大存储、高可靠性需求，可采用LVM、RAID等高级技术。操作前务必备份重要数据，避免误操作导致数据丢失。

百结214

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百结214 · 2026-01-25 14:01:17 发布

一、磁盘基础概念

1.1 磁盘物理结构

硬盘（Hard Disk Drive, HDD）由盘片、磁头、电机、控制电路等组成，数据存储在盘片的磁道、扇区和柱面中：

磁道：盘片表面同心圆轨迹，从外向内编号（0开始）。
扇区：磁道被划分的最小存储单元，默认大小为512字节（部分新硬盘支持4K扇区），是磁盘I/O的最小单位。
柱面：所有盘片上相同编号的磁道组成的圆柱面，分区时以柱面为边界，确保数据连续存储，提升读写效率。
磁头：负责读写盘片数据，每个盘片上下表面各对应一个磁头，磁头数量与盘片两面数一致。

磁盘结构示意图：

固态硬盘（Solid State Drive, SSD）无机械结构，由闪存芯片、控制器组成，读写速度更快，无寻道时间，磁盘管理逻辑与HDD一致，但无需碎片整理。

1.2 磁盘接口类型

SATA：串行接口，传输速率通常为6Gbps，兼容性强，广泛用于消费级硬盘。
SAS：串行连接SCSI，传输速率可达12Gbps，可靠性高、支持热插拔，多用于服务器。
NVMe：基于PCIe总线的接口协议，专为SSD设计，传输速率远超SATA/SAS（如PCIe 4.0 x4可达32Gbps），是高性能存储首选。
SCSI：并行接口，老旧接口，逐渐被SAS替代，仅在部分legacy设备中存在。

1.3 磁盘在Linux中的标识

Linux通过设备文件管理磁盘，设备文件位于/dev目录下，命名规则如下：

SATA/SAS硬盘：以sd开头，如/dev/sda（第一块硬盘）、/dev/sdb（第二块硬盘），依次类推。
NVMe硬盘：以nvme开头，如/dev/nvme0n1（第一块NVMe控制器下的第一块硬盘），分区标识为/dev/nvme0n1p1（第一个分区）。
虚拟磁盘（如VMware）：可能以vd开头，如/dev/vda，命名逻辑与sd系列一致。
分区标识：IDE硬盘（老旧）以hd开头（如/dev/hda1）；sd系列硬盘的分区为/dev/sda1（sda的第一个主分区/扩展分区）、/dev/sda5（第一个逻辑分区，逻辑分区编号从5开始）。

分区编号规则：硬盘最多4个主分区（Primary）或3个主分区+1个扩展分区（Extended），扩展分区内可划分多个逻辑分区（Logical），逻辑分区编号从5起始，无论主分区是否占满1-4号。

二、磁盘分区管理

磁盘分区是将物理磁盘划分为多个独立逻辑区域，便于管理数据、隔离系统与用户数据，常用工具包括fdisk（MBR分区表）、gdisk/parted（GPT分区表）。

①硬盘中的主分区数目只有四个 ②主分区和扩展分区的序号限制在1~4

③扩展分区(e)再分为逻辑分区 ④逻辑分区的序号从5开始

2.1 分区表类型

磁盘分区分为MBR分区表和GPT分区表两种格式，二者不能共存。

2.1.1 MBR分区表（Master Boot Record）

传统分区表格式，兼容所有系统，但存在限制：

支持最大磁盘容量为2TB，单分区最大容量2TB。
最多4个主分区或3主+1扩展分区。
分区表存储在磁盘第一个扇区（MBR扇区，512字节），易被破坏，无冗余备份。

2.1.2 GPT分区表（GUID Partition Table）

新一代分区表格式，解决MBR限制，适用于大容量磁盘：

支持最大磁盘容量为18EB（1EB=1024PB），单分区最大容量18EB。
最多支持128个主分区（无扩展/逻辑分区概念），无需分区编号限制。
分区表存储在磁盘开头和结尾，有冗余备份，安全性更高。
支持UEFI启动（MBR仅支持BIOS启动），是现代服务器和大容量磁盘的首选。

2.2 常用分区工具实操

① fdisk（MBR分区表，适用于≤2TB磁盘）

fdisk是Linux自带的MBR分区工具，支持交互式操作，命令如下：

查看磁盘信息：fdisk -l，列出所有磁盘及分区详情，确认目标磁盘（如/dev/sdb）。
进入分区编辑模式：fdisk /dev/sdb，进入后输入指令进行分区操作。
核心交互指令：
1. n：新建分区（主分区/扩展分区/逻辑分区）。
2. p：查看当前分区表。
3. d：删除分区（需指定分区编号）。
4. t：修改分区类型（如Linux分区为83，swap分区为82）。
5. w：保存分区表并退出（仅w会生效，q为放弃修改退出）。
6. q：放弃修改并退出。（gdisk同样适用）

gdisk（GPT分区表，适用于＞2TB磁盘）

gdisk是GPT分区表专用工具，操作逻辑与fdisk类似，命令如下：

查看GPT磁盘信息：gdisk -l /dev/sdb。
进入编辑模式：gdisk /dev/sdb。

parted支持两种分区表格式，可非交互式操作，适合脚本自动化，也支持交互式操作

2.3 分区生效与验证

分区完成后，需刷新分区表使系统识别新分区，命令如下：

刷新分区表：partprobe /dev/sdb（无需重启系统）。
验证分区：lsblk /dev/sdb 或fdisk -l /dev/sdb，确认新分区是否存在。

三、文件系统创建与管理

分区后需格式化（创建文件系统）才能存储数据，Linux支持多种文件系统，不同文件系统有不同特性和适用场景。

常见文件系统类型

文件系统	特点	适用场景	最大单个文件	最大分区容量
ext4	Linux默认文件系统，日志型，支持配额、延迟分配，稳定性强	系统盘、数据盘（通用场景）	16TB	1EB
xfs	高性能日志型，读写速度快，支持动态扩展，适合大文件	服务器数据盘、数据库存储	8EB	8EB
btrfs	支持快照、RAID、动态扩展，功能丰富，兼容性待完善	需要快照/RAID的场景（谨慎使用）	16EB	16EB
swap	Linux交换分区，用于虚拟内存，缓解内存不足	所有Linux系统（必备）	-	通常为内存的1-2倍（内存＞8GB可设为8-16GB）
vfat	兼容Windows/Linux，无权限管理，适合U盘/移动硬盘	跨系统共享存储	4GB	2TB

四、磁盘挂载与自动挂载

文件系统需挂载到Linux目录树的某个节点（挂载点）才能访问，挂载点需为空目录，常用挂载命令为mount，自动挂载需配置/etc/fstab文件。

临时挂载（mount命令）

创建挂载点：mkdir /data mount /dev/sdb1/data
查看挂载状态：
1. mount：列出所有已挂载的文件系统。
2. df -h：以人类可读格式查看挂载点容量使用情况。
3. lsblk：查看磁盘、分区及挂载点关联关系。
卸载挂载点：umount /data，若提示“设备正忙”，需先关闭占用该目录的进程（fuser -m /data查看进程，kill -9 进程ID终止）。

修改/etc/fstab时需格外谨慎，语法错误会导致系统启动失败。若出错，可在启动时进入单用户模式，注释错误行或修正后重启。

五、磁盘容量监控与管理

5.1 查看磁盘容量使用情况

df：查看挂载点容量（文件系统级）。常用选项：-h：以人类可读格式（KB、MB、GB）显示；-T：显示文件系统类型；-i：显示inode使用情况。
du：查看目录/文件占用空间（文件级）。常用选项：-h：人类可读格式；-s：仅显示总大小，不列出子目录和文件；-a：显示所有文件和目录的占用空间；--max-depth=N：显示深度为N的目录占用情况。ncdu：可视化磁盘分析工具（需安装），交互性强，适合快速定位大文件/目录。

5.2 磁盘空间清理

清理日志文件

系统日志默认存储在/var/log目录，可清理旧日志或配置日志轮转（logrotate）自动压缩、删除旧日志。

# 清空单个日志文件（保留文件，仅删除内容）
> /var/log/messages
# 删除7天前的日志文件（以.log结尾）
find /var/log -name "*.log" -mtime +7 -delete
# 压缩3天前的日志文件
find /var/log -name "*.log" -mtime +3 -exec gzip {} \;

5.3 文件系统检查与修复（fsck命令）

fsck（filesystem check）用于检查和修复损坏的文件系统，仅能对未挂载的文件系统操作，否则可能导致数据损坏。

# 卸载损坏的文件系统（如/dev/sdb1）
umount /dev/sdb1
# 检查并修复ext4文件系统（自动修复添加-y选项）
fsck.ext4 /dev/sdb1
fsck.ext4 -y /dev/sdb1
# 检查并修复xfs文件系统（xfs_repair命令）
xfs_repair /dev/sdb2

注意：xfs文件系统修复后可能会丢失部分数据，建议定期备份；ext4文件系统修复相对稳定。