RHCSA笔记7

磁盘管理（硬盘分区、挂载、RAID和逻辑卷等）

小白咋了

202人浏览 · 2026-02-22 22:13:33

小白咋了 · 2026-02-22 22:13:33 发布

一、磁盘管理

（一）磁盘简介

1.概念

硬盘是一种大容量、永久性的外部存储设备，由一片或多片带有磁性的铝合金制盘片构成，核心组成包括盘片、马达驱动、缓存、控制电路和接口。

2.逻辑结构

磁道：由内到外的同心圆

扇区：半径组成的扇形磁道存储区

柱面：多个盘片的统一磁道

（二）虚拟机添加新硬盘

1.物理设备的命名规则

硬件设备	文件名称
IDE设备	/dev/hd[a-d]
SCSI/SATA/U盘	/dev/sd[a-p]
软驱	/dev/fd[0-1]
打印机	/dev/lp[0-15]
光驱	/dev/cdrom
鼠标	/dev/mouse
磁带机	/dev/st0 或 /dev/ht0 (IDE设备)

固态硬盘：nvmen 磁盘号 [p1-10]

2.添加新硬盘过程

关机

点击“编辑虚拟机设置”

点击“添加”

选择“硬盘”后下一步

选择磁盘类型：SATA(A)

创建新虚拟磁盘

容量为20GB，单个文件

默认命名，点击完成

（三）硬盘分区概述

1.MBR 分区

（1）概念

主引导记录（MBR）是位于硬盘0磁道0柱面1扇区的关键数据块，其512字节的主引导扇区由三部分组成：446字节的引导程序（用于检查分区表并引导激活分区的操作系统）、64字节的硬盘分区表（DPT）以及2字节的结束标志“55AA”。MBR由分区程序（如Fdisk）生成，不依赖特定操作系统，且引导程序可修改，因此能够实现多系统共存。

（2）类型

主分区（primary partition)：

一块硬盘最多4个主分区，主分区不可以再进行二次分区

主分区可以直接建立文件系统，存放数据

可以用来引导、启动操作系统

扩展分区（extended partition)

一块硬盘最多一个扩展分区，加主分区最多4个

不能创建文件系统

可以划分逻辑分区

逻辑分区(logical partition)

可以创建文件系统，存放数据

逻辑分区的数量没有限制。

支持的分区数量：4个主分区或者3个主分区1个扩展分区

MBR 最多只能有4个主分区：因为分区表占据64个字节，其中每个分区的信息占用16个字节，分区表里面可以记录四个分区信息描述。

2.GPT 分区

（1）产生原因

MBR 分区方案存在三个主要局限：一是分区表最高仅支持2.2TB的磁盘容量，无法识别大容量硬盘；二是缺乏备份机制，分区表一旦损坏或丢失，整个磁盘的数据将无法访问；三是主引导记录中仅有的446字节引导程序空间过小，无法存储复杂的启动管理功能。

（2）概念

GPT（全局唯一标识分区表）是一种比 MBR 更先进、灵活的磁盘分区模式。它采用逻辑区块地址（LBA）来管理分区信息，默认使用512B大小的 LBA 区块，共占用68个 LBA 区块——前34个用于记录分区信息，后34个作为自动备份，大大增强了数据安全性。GPT 不再区分主分区和扩展分区，默认最多支持128个分区，且突破了 MBR 的2.2TB容量限制，最大支持18EB 的磁盘容量。由于传统 BIOS 无法识别 GPT ，因此需要 UEFI（统一可扩展固件接口）来取代传统的 BIOS，UEFI 使用C语言编写，支持更多平台，也称为 UEFI BIOS。

3.lsblk 分区

（1）作用

是 Linux 系统中用于列出所有可用的块设备信息的命令。它以树状结构显示磁盘、分区及其他块设备的详细信息，非常直观。可以查看系统中有哪些磁盘、磁盘分了哪些区、分区挂载在哪里。

（2）格式

lsblk 参数设备名

（3）参数

-d ：仅列出硬盘本身信息，不显示分区信息

-f ：列出磁盘的内的文件系统名称

-i : 使用ASCII码格式输出信息

-t ：显示磁盘的详细信息

-p ：显示设备完整名称

（4）示例

内容分析：

NAME ：设备名称，默认省略前导/dev 目录名

MAJ:MIN :主要：次要设备代码

RM ：是否可以卸载

SIZE ：容量

RO ：是否为只读

TYPE ：设备类别（磁盘、分区、光盘等）

MOUNTPOINT :挂载点

（四）硬盘分区

1.fdisk 管理分区

（1）作用

fdisk 是 Linux 系统中传统的磁盘分区管理工具，默认将磁盘划分为 MBR（主引导记录）格式的分区。它以交互式菜单方式操作，通过输入设备名（如 fdisk /dev/sdb）进入管理界面后，可以使用功能键对磁盘进行分区操作。

指令	作用
a	调整磁盘的启动分区
d	删除磁盘分区
l	显示所有支持的分区类型
m	查看所有指令的帮助信息
q	不保存更改,退出 fdisk 命令
g	新建一个空的 GPT 分区表
p	显示当前磁盘的分区信息
t	更改分区类型
u	切换所显示的分区大小单位
n	创建新分区
w	把修改写入磁盘分区表,然后退出 fdisk 命令
o	新建一个空的 DOS 分区表

（2）示例

对 /dev/sda 硬盘进行分区，方式：P+P+P+E(l+l+l)，容量自定

会显示以下内容：

（3）注意

若无法查看，则表示分区信息还未写入内核（常见情况），输入==partprobe==命令进行手动将分区信息同步到内核，再不行就重启

2.gdisk管理分区

（1）作用

gdisk（GPT fdisk）是 Linux 系统中用于管理 GPT（GUID 分区表）分区的交互式命令行工具。可以把它理解为 GPT 版本的 fdisk。即在大于 2.2TB 的磁盘上创建、删除、管理 GPT 分区。

（2）示例

对 /dev/sdc 进行gdisk分区，3个分区，容量自定

（3）注意

在实际工作中，对硬盘进行分区时应保留一定的自由空间，以备将来分区空间不足时能够临时扩容。使用 gdisk 命令操作的是 GPT 分区格式，而如果对 MBR 分区格式的硬盘尝试添加分区，将导致所有数据全部丢失。切记：一块硬盘上不能混用 fdisk 和 gdisk，否则会破坏分区表，造成数据丢失。

（五）格式化

1.概念

（1）格式化目的

分区（裁剪）：将一块原始硬盘（大白纸）划分成不同的区域，以便分类管理和使用。

格式化（画格）：在划分好的区域上建立文件系统，如同在纸上画好格子，为操作系统如何组织和管理文件制定规则。

写入数据（书写）：最后才能在格式化好的分区中实际存储文件和数据。

核心概念：格式化即建立文件系统，它是操作系统在存储设备上组织和定位文件的方法与数据结构。

（2）文件系统组成

组成：super block（超级块)、inode （索引块）、block（数据块）

super block：又称为“硬盘地图”，记录文件系统的整体信息，如：inode/block 块的总量、使用量、空闲块量、文件系统格式等相关信息

inode：记录文件的属性，一个文件占用一个 inode 块，并且记录次文件的数据所在的 block 块的号码，默认为128B大小，存储：文件访问权限、文件所有者与所属组、文件大小、创建时间或修改内容时间、最有一次访问时间、特殊权限、真实数据地址

block块：记录实际文件的内容，在 EXT2 文件系统中分为 1KB、2KB、4KB 容量，文件太大时，会占用多个数据块

（3）查看文件系统格式

方法：输入 mkfs 在键入 tab (点击2次)进行命令补全，可显示支持的文件系统格式

2.格式化命令

mkfs.xfs -参数硬盘分区名

mkfs.ext4 -参数硬盘分区名

3.参数

-f：强制格式化，已存在文件系统时需要使用

c：建立文件系统前先检查坏块。

-V：输出建立文件系统的详细信息

4.示例

删除之前的虚拟硬盘文件，添加新硬盘，分区后格式化：

格式化 /dev/sda2 ，并使用 inte 的 cpu 多线程技术进行多数据流读写系统：

制作大文件 /filedev,容量2G，格式化为 xfs 文件系统：

5.blkid 命令

（1）作用

blkid 是 Linux 系统中用于查看块设备的属性信息的命令，主要显示设备的 UUID（通用唯一识别码）、文件系统类型和卷标。

（2）UUID

全局单一标识符(Universally Unique Identifier),Linux 系统会给所有设备分配一个唯一的 UUID 值，以方便挂载

（3）格式

blkid 设备名

（4）示例

（六）挂载

1.概念

mount point：挂载点，是一个目录，该目录是进入磁盘分区（文件系统）的入口

挂载：将一个分区或者设备挂载至挂载点目录，建立连接，通过挂载点目录进入分区空间

2.mount 命令

（1）格式

mount [-t 文件系统类型] 设备名挂载点目录

（2）参数

-a：依照配置文件/etc/fstab的数据将所有未挂载的磁盘都挂载上来

-t：指定文件系统类型

-o 特殊设备选项：挂载设备时使用逗号分割输入额外参数

（3）示例

新建挂载目录，挂载 /dev/sda1：

使用 UUID 值挂载 /dev/sda：

挂载光盘：

查看挂载信息：

（4）注意

唯一性：一个文件系统只能被挂载到一个挂载点（目录），不能重复挂载到不同位置。

不重叠：同一个目录不能作为多个文件系统的挂载点。

目录清空：挂载点目录应为空目录，否则原目录下的数据将被隐藏（直至文件系统卸载后才能重新访问）。

3.umount 命令

（1）作用

将之前挂载（mount）到某个目录的设备或分区卸载，使其脱离系统访问。

（2）格式

umount 参数设备名称[挂载点]

（3）参数

-f ：强制卸载

（4）示例

（5）注意

若正使用文件系统，则应使用cd命令离开该目录后再卸载：

4.开机挂载

（1）作用

由于 mount 命令是手动挂载，系统重启后挂载关系就会失效，因此需要修改 /etc/fstab 配置文件，在其中写入挂载信息（如设备、挂载点、文件系统类型等），以实现开机自动挂载。

（2）配置文件分析

共六列，分别为:

设备名称或其 UUID 值

挂载点目录

文件系统名称

文件系统参数：default

是否备份，0

fsck：开机是否用 fsck 进行扇区检查，但 xfs 文件系统不支持则为 0

（3）示例

将 /dev/sda1 挂载到 /msda1 中，并设置开机挂载，重启后检查：

（4）注意

首先，根目录/是必须挂载的，且必须优先于其他所有挂载点；其次，其他挂载点必须为已存在的目录，且需遵循FHS（文件系统层次结构标准）；最后，为确保系统稳定性，同一个挂载点不能重复挂载多个文件系统，同一个分区也不能同时挂载到多个挂载点。

5.特殊挂载

（1）挂载大文件

当只有一个分区，剩余空间还很大，自由空间很小不能进行新的分区，则可以在当前分区制作一个大文件，再进行挂载，相当于一个新的分区来使用。

在根目录下新建1GB大文件，挂载并开机挂载使用：

（2）增加swap分区

类似于 Windows 系统虚拟内存的功能，将一部分硬盘空间虚拟成内存来使用，从而解决内存容量不足的情况，因为 swap 毕竟是用硬盘资源虚拟的，所以速度上比真实物理内存要慢。

查看：

添加过程：新建分区 -> 格式化该分区 -> 启用新的 swap -> 查看系统信息 -> 挂载

/dev/sda 中划分5G空间为 swap 分区，并开机挂载使用：

使用大文件建立 swap：

（3）注意

Swap（交换分区）在服务器中有时会被关闭（如数据库服务器），但通常当内存压力较大时会触发使用。其大小设置原则一般为：物理内存小于2GB时，swap设为内存的2倍；超过2GB的部分，swap 大小与物理内存相等。此外，可以使用 swapoff 命令停用部分或全部 swap 空间。

（七）查看磁盘空间使用量

1.df 命令

（1）作用

df`（disk free）命令用于列出文件系统的磁盘空间占用情况，它通过文件系统层面快速获取分区的总容量、已用空间和可用空间等信息。与 du 不同，df 能够统计到已被删除但仍在被进程占用的文件所占用的空间，因为这些文件在进程释放前并不会真正从文件系统中消失。因此，当所有程序都不再使用时，操作系统才会根据规则释放这些文件，而 df 在计算时会将这些空间一并计入，使其统计结果比 du 更加精确，更能反映分区真实的磁盘占用情况。

（2）格式

df -参数目录或文件名

（3）参数

-a：列出所有的文件系统，包括系统特有的 /proc 等文件系统

-k：以KB的容量显示各文件系统

-m：以MB的容量显示各文件系统

-h：以人们较易阅读的 GB,MB,KB 等格式自行显示

-H：以 M=1000K 替代 M=1024K 的进位方式

-T：连同该分区的文件系统名称（例如ext3）也列出

-i：不用硬盘容量，而以 inode 的数量来显示

由于 df 主要读取的数据几乎都是针对整个文件系统，因此读取的范围主要是在 Super block 内的信息，所以这个命令显示结果的速度非常快速。

示例：

2.du 命令

（1）作用

du（disk usage）命令用于显示磁盘空间使用量，统计指定目录或文件所占用的磁盘空间大小，默认单位为 KB。它通过搜索文件系统，计算每个文件的大小并累加得出结果，但只能统计当前存在且未被删除的文件。当文件被系统真正删除后，du 与 df 的统计结果才会一致；而在文件已被删除但仍有进程占用时，du 不会统计这部分空间，而 df 会将其计入，因此两者结果可能出现差异。

（2）格式

du -参数文件或目录名

（3）参数

-a : 列出所有的文件与目录容量，因为默认仅统计目录下面的文件量而已；

-h : 以人们较易读的容量格式（G/M）显示；

-s : 列出总量，而不列出每个个别的目录占用了容量；

-S : 不包括子目录下的总计，与-s有点差别；

-k : 以KB列出容量显示；

-m : 以MB列出容量显示。

（八）RAID

1.概念

随着CPU性能每年提升30%-50%而硬盘仅提升7%，硬盘在服务器中需要持续、频繁、大量的I/O操作，故障机率较大，因此需通过技术改造提升读写性能和可靠性。1988年，加利福尼亚大学伯克利分校首次提出并定义了RAID技术概念。RAID（独立磁盘冗余阵列）将多个硬盘设备组合成一个大容量、安全性更高的磁盘阵列，将数据切割成多个片段后分别存储到不同物理硬盘上，利用分散读写技术提升性能，同时通过备份多个副本到不同硬盘中实现备份冗余功能。

2.常见 RAID 组建方案

（1）RAID0

原理：把至少2块硬盘通过硬件或软件方式串联，组成一个大的卷组，并将数据依次写入到各个硬盘

优点：数据同步传输,读取/写入分开,性能大大提升

缺点：若任意一块硬盘故障会导致整个系统的数据损坏，无备份冗余能力错误修复能力

总结：使用率100%,至少2块磁盘才能使用，优点是快，提升磁盘的读写速度，缺点是不安全

（2）RAID1

产生原因：若生产环境对硬盘的读写速度没有较大要求，但希望增加数据安全性时可使用RAID

原理：把至少2块硬盘绑定起来，写入数据时将数据同时也写入另一或多块硬盘中，

本质：多个硬盘作为镜像备份

优点：数据备份冗余安全性大大提升

缺点：硬盘利用率下降

总结：是镜像，使用两块磁盘，一式两份的方式，支持容错，冗余，数据安全不丢失，缺点是速度不快，使用率50%，成本较大。

（3）RAID5

产生原因：兼顾“读写速度”、“数据安全”、“成本”的一种折中方式

原理：需至少三块硬盘，将数据分块存储到不同硬盘中，硬盘中必须存储其它一个硬盘的parity(奇偶校验信息)

优点：兼顾性能，通过“奇偶校验”替代“镜像备份”

缺点：硬盘数据安全性较低

总结：使用率(n-1)/n*容量,磁盘坏了会立即补上，数据会恢复

（4）RAID10（主流）

本质：RAID1+RAID0 的组合

原理：至少需要4块硬盘，先制作两两的 RAID1 阵列，以保证安全性，在两两制作 RAID0 ，以提高读写速度

优点：兼具速度和安全性

缺点：成本较高

3.mdadm 命令

（1）作用

管理系统中的 RAID 磁盘阵列

（2）格式

mdadm [模式] <RAID设备名> -参数 [成员设备名称]

（3）参数

-a ：检测设备名称

-n ：指定硬盘数量

-l ：指定RAID级别

-C ：创建RAID

-v ：显示过程

-f ：模拟设备损坏

-r ：移除设备

-Q : 查看摘要

-D ：查看详细信息

-S ：停止RAID磁盘阵列

（4）示例

关机后添加4块硬盘，创建 RAID10：

修复损坏的 RAID：

（5）取消 RAID

实际生产环境中，取消 RAID10 之前必须备份出其数据，否则已存在数据无法使用：

4.RAID 备份盘技术

（1）产生原因

在 RAID10 中若 RAID1 中的某个硬盘损坏，在修复完毕前恰巧另一块 RAID1 的硬盘也损坏，则数据就彻底丢失。

（2）原理

在 RAID 中添加一个大容量的备份盘来预防此类事故，某块硬盘故障，备份盘同步恢复，无须人工干预。

分析 RAID10 需要4块硬盘，备份盘需要1块硬盘，共5块硬盘。

（3）创建RAID10+备份盘阵列系统

（九）管理逻辑卷

1.工作原理

（1）产生原因

传统的硬盘分区或 RAID 部署方式在修改分区大小时非常困难，当用户需求变化时无法灵活调整。而 LVM（逻辑卷管理器）则允许用户对硬盘资源进行动态调整，实现了分区大小的弹性管理，极大地提升了存储空间的灵活性。

（2）逻辑卷介绍

LVM（逻辑卷管理）是一种将若干个磁盘或磁盘分区组合成一个整块的卷组（即存储池）的技术。它通过屏蔽底层磁盘分区的差异，允许管理员在卷组上任意创建逻辑卷，并在其上建立文件系统。借助 LVM，管理员可以方便地动态调整存储卷组的大小，并能按照组的方式对磁盘存储进行命名、管理和分配，从而大幅提升存储资源的灵活性和可管理性。

假设有三块磁盘/dev/sdb、/dev/sdc和/dev/sdd用来划分逻辑卷，LVM模型如图所示：

（3）LVM 基本概念

PE（physical extent）物理区域：物理区域是物理卷中可用于分配的最小存储单元，物理区域的大小默认为4MB。物理区域大小一旦确定将不能更改，同一卷组中的所有物理卷的物理区域大小需要一致

物理卷（physical volume）：简称 PV，物理卷可以是整个硬盘、硬盘分区或从逻辑上与磁盘分区具有同样功能的设备(如RAID)，是 LVM 的基本存储逻辑块，但和基本的物理存储介质（如分区、磁盘等）比较，却包含有与 LVM 相关的管理参数

卷组（Volume Group）：简称 VG，可以看成单独的逻辑磁盘，建立在 PV 之上，一个卷组中至少要包括一个 PV，在卷组建立之后可以动态的添加 PV 到卷组中。卷组的名称可以自定义

逻辑卷（logical volume）：简称 LV，相当于物理分区。逻辑卷建立在卷组之上，卷组中的未分配空间可以用于建立新的逻辑卷，逻辑卷建立后可以动态的扩展或缩小空间。系统中的多个逻辑卷，可以属于同一个卷组，也可以属于不同的多个卷组

2.部署逻辑卷

（1）常用的部署命令

功能/命令	物理卷管理	卷组管理	逻辑卷管理
扫描	pvscan	vgscan	lvscan
建立	pvcreate	vgcreate	lvcreate
显示	pvdisplay	vgdisplay	lvdisplay
删除	pvremove	vgremove	lvremove
扩展		vgextend	lvextend
缩小		vgreduce	lvreduce