Linux磁盘与文件系统管理

本篇主要讲述：

1 磁盘挂载

2 磁盘管理

3 LVM逻辑卷的使用

4 交换分区swap（虚拟内存）

5 RAID

1、磁盘挂载操作

1.1 含义

将光盘，U盘，分区，网络存储等设备装到某个Linux目录。

各种命令工具通过访问Linux目录来操作这些设备。

访问光盘的内容

Windows：

光盘文件------->光驱设备------->CD驱动器（图标）

访问点(挂载点)：访问设备内容需要通过访问点

Linux：

光盘文件------->光驱设备-------------->目录（/dvd）

/dev/sr0 #光驱的设备名称

/dev/hdc

[ ~]# ls -l /dev/cdrom #光驱设备的快捷方式

lrwxrwxrwx. 1 root root 3 May 17 05:49 /dev/cdrom -> sr0

[ ~]# mkdir /dvd

[ ~]# mount /dev/cdrom /dvd/ #提供设备的访问点

mount: /dev/sr0 is write-protected, mounting read-only

[ ~]# ls /dvd/

addons EULA images LiveOS Packages repodata RPM-GPG-KEY-redhat-release

EFI GPL isolinux media.repo release-notes RPM-GPG-KEY-redhat-beta TRANS.TBL

[ ~]# umount /dvd/ #卸载

1.2 实现开机自挂载

在/etc/fstab文件内设置

[ ~]# cat /etc/fstab

# /etc/fstab

# Created by anaconda on Sun Apr 12 16:21:56 2020

# Accessible filesystems, by reference, are maintained under ‘/dev/disk‘

# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info

/dev/mapper/rhel-root / xfs defaults 1 1

UUID=8593eb92-1b71-4f9f-9baf-cbed97462e78 /boot xfs defaults 1 2

/dev/mapper/rhel-swap swap swap defaults 0 0

文件内挂载参数说明：设备/UUID 挂载点挂载的文件系统类型设置挂载的参数 dump是否备份 fsck磁盘检查

文件系统类型：ext2，ext3，ext4，xfs...

挂载的参数分类如下：

auto: 系统自动挂载，fstab默认就是这个选项

defaults: rw, suid, dev, exec, auto, nouser, and async.

noauto 开机不自动挂载

nouser 只有超级用户可以挂载

ro 按只读权限挂载

rw 按可读可写权限挂载

user 任何用户都可以挂载

请注意光驱和软驱只有在装有介质时才可以进行挂载，因此它是noauto

dump备份设置：

其值设置为1时，允许备份；设置为0时，忽略备份

开机是否fsck磁盘检查：

其值设置为1时，开机进行检查；设置为0时，不进行检查。

2、磁盘管理

磁道：track

扇区：sector 每个扇区，512字节

磁头：head

柱面：cylinde

2.1 MBR/msdos 分区模式

– 1~4个主分区,或者 0~3个主分区+1个扩展分区(n个逻辑分区)

– 最大支持容量为 2.2TB 的磁盘

– 扩展分区不能格式化

识别硬盘 => 分区规划 => 格式化 => 挂载使用

2.2 查看磁盘lsblk

[ ~]# lsblk

NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT

fd0 2:0 1 4K 0 disk

sda 8:0 0 5G 0 disk

├─sda1 8:1 0 500M 0 part /boot

└─sda2 8:2 0 4.5G 0 part

├─rhel-root 253:0 0 4G 0 lvm /

└─rhel-swap 253:1 0 512M 0 lvm [SWAP]

sdb 8:16 0 5G 0 disk

sr0 11:0 1 3.5G 0 rom

2.3 修改硬盘的分区表

使用fdisk 命令（分区格式为MBR）

使用gdisk命令（分区格式为GPT）

常用交互指令:

m 列出指令帮助

p 查看现有的分区表

n 新建分区

d 删除分区

q 放弃更改并退出

w 保存更改并退出

[ ~]# fdisk /dev/vdb

n 创建新的分区----->回车----->回车---->回车----->在last结束时 +2G

p 查看分区表

n 创建新的分区----->回车----->回车---->回车----->在last结束时 +2G

d 删除分区

w 保存并退出

2.4 格式化文件系统

mkfd工具集

mkfs.ext3 分区设备路径

mkfs.ext4 分区设备路径

mkfs.xfs 分区设备路径

mkfs.vfat 分区设备路径

[ ~]# mkfs.xfs /dev/vdb1

[ ~]# mkfs.ext4 /dev/vdb2

2.5 查看分区文件系统

blkid

[ ~]# blkid

/dev/sda1: UUid="8593eb92-1b71-4f9f-9baf-cbed97462e78" TYPE="xfs"

/dev/sda2: UUid="UizqW3-bEOH-iNXT-q4c1-xfua-TTwK-FJiOMk" TYPE="LVM2_member"

/dev/sr0: UUid="2014-05-07-03-58-46-00" LABEL="RHEL-7.0 Server.x86_64" TYPE="iso9660" PTTYPE="dos"

/dev/mapper/rhel-root: UUid="6ebb5d4b-51dd-4d9b-85b8-78b7aed37d30" TYPE="xfs"

/dev/mapper/rhel-swap: UUid="43f548d3-1ea3-4d8d-9cec-f90aef868ca1" TYPE="swap"

[ ~]# blkid /dev/vdb1

[ ~]# blkid /dev/vdb2

挂载使用

[ ~]# mkdir /part1

[ ~]# mkdir /part2

[ ~]# mount /dev/vdb1 /part1

[ ~]# mount /dev/vdb2 /part2

2.6 查看正在挂载使用的设备信息

[ ~]# df -h

缓解根分区的压力

[ ~]# find -size 查找较大的目录有哪些

[ ~]# 还分新的分区 /dev/vdc1

[ ~]# mount /dev/vdc1 /mnt

[ ~]# cp -r /home/* /mnt

[ ~]# rm -rf /home/*

[ ~]# umount /mnt

[ ~]# mount /dev/vdc1 /home

将虚拟机server重起

[ ~]# reboot

3、LVM逻辑卷的使用(logicl volume)

1）整合分散的空间

2）实现分区的动态扩大与缩减

在“分区 --> 格式化”中间增加的一个逻辑层

–零散空闲存储 ---- 整合的虚拟磁盘 ---- 虚拟的分区----- 格式化------ 挂载

物理卷：Physical Volume

卷组：Volume Group

逻辑卷：Logical Volume

将众多的物理卷，组成卷组，再从卷组中划分逻辑卷

综合分区

将/dev/vdc划分6个分区，3个主分区，一个扩展分区，2个逻辑分区

[ ~]# fdisk /dev/vdc

n 创建新的分区----->回车----->回车---->回车----->在last结束时 +10G

p 查看分区表

n 创建新的分区

----->回车---->起始回车----->结束回车将所有空间给扩展分区

p 查看分区表

n 创建新的分区----->起始回车------>结束+10G

wq 保存并退出

[ ~]# partprobe #刷新分区表

[ ~]# ls /dev/vdc[1-6]

[ ~]# lsblk

[ ~]# ls /dev/vdc*

3.1 新建逻辑卷

1）新建卷组

命令格式：vgcreate 卷组名称分区路径

[ ~]# vgcreate myvg /dev/vdc1 /dev/vdc2

[ ~]# vgs

[ ~]# pvs #查看卷组

2）创建逻辑卷

命令格式：lvcreate -n 逻辑卷名称 -L 大小基于卷组

[ ~]# lvcreate -n mylv -L 16G myvg

[ ~]# lvs #查看逻辑卷

3）使用LVM逻辑卷

[ ~]# mkfs.ext4 /dev/myvg/mylv #格式化

[ ~]# mkdir /lvm

vim /etc/fstab #开机自挂载

路径挂载点格式 defaults 0 0

[ ~]# mount -a

[ ~]# df -h

3.2 LVM逻辑卷的扩展

(1)卷组有足够的剩余空间

a.直接扩展逻辑卷的空间

[ ~]# vgs

[ ~]# lvextend -L 19G /dev/myvg/mylv

[ ~]# lvs

[ ~]# vgs

b.扩展文件系统的大小

扩展ext4文件系统：使用resize2fs进行格式化

扩展xfs文件系统：使用xfs_growfs进行格式化

[ ~]# df -h | tail -1

[ ~]# blkid /dev/myvg/mylv

[ ~]# resize2fs /dev/myvg/mylv #格式化

[ ~]# df -h | tail -1

(2)卷组没有足够的剩余空间

a.扩展卷组空间

[ ~]# vgextend myvg /dev/vdc3

[ ~]# vgs

b.直接扩展逻辑卷的空间

[ ~]# vgs

[ ~]# lvextend -L 25G /dev/myvg/mylv

[ ~]# lvs

[ ~]# vgs

c.扩展文件系统的大小

[ ~]# df -h | tail -1

[ ~]# resize2fs /dev/myvg/mylv

[ ~]# df -h | tail -1

以下作为了解：

缩减：不要做，先缩减文件系统的大小，在缩减空间大小

[ ~]# resize2fs /dev/myvg/mylv 10G

[ ~]# umount /lvm

[ ~]# resize2fs /dev/myvg/mylv 10G

resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)

请先运行 ‘e2fsck -f /dev/myvg/mylv‘.

[ ~]# e2fsck -f /dev/myvg/mylv

[ ~]# resize2fs /dev/myvg/mylv 10G

[ ~]# lvreduce -L 10G /dev/myvg/mylv

WARNING: Reducing active logical volume to 10.00 GiB

THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)

Do you really want to reduce mylv? [y/n]: y

3.3 创建卷组的时候设置PE大小

– vgcreate -s PE大小卷组名空闲分区...

– vgchange -s PE大小卷组名

PE:卷组划分空间的单位 4M

[ ~]# vgdisplay myvg

[ ~]# vgchange -s 2M myvg

[ ~]# vgdisplay myvg

3.4 创建逻辑卷的时候指定PE个数

lvcreate -l PE个数 -n 逻辑卷名卷组名

[ ~]# lvcreate -l 102 -n lvtest02 myvg

Logical volume "lvtest02" created

[ ~]# lvs

4、交换分区swap（虚拟内存）

• 相当于虚拟内存,

– 当物理内存不够用时,使用磁盘空间来模拟内存

– 在一定程度上缓解内存不足的问题

[ ~]# swapon -s #查看交换空间，组成成员信息

[ ~]# mkswap /dev/vdc5 #格式化，交换文件系统

[ ~]# swapon /dev/vdc5 #启用交换分区

[ ~]# mkswap /dev/vdc6 #格式化，交换文件系统

[ ~]# swapon /dev/vdc6 #启用交换分区

[ ~]# swapon -s

开机自动启用交换分区 /etc/fstab

[ ~]# vim /etc/fstab #开机自挂载

/dev/vdc5 swap swap defaults 0 0

/dev/vdc6 swap swap defaults 0 0

[ ~]# swapoff /dev/vdc[5-6] #停用交换分区

[ ~]# swapon -s

[ ~]# swapon -a #检测/etc/fstab交换分区

[ ~]# swapon -s

大容量的使用gpt分区模式：gdisk

交换分区的优先级：-1

逻辑卷的扩展：扩展之后lsblk 显示的是扩展之后的总容量

而df -h显示的还是原来的大小

磁盘情况刷新：partprobe

功能物理卷管理卷组管理逻辑卷管理

scan/扫描 pvscan vgscan lvscan

create/创建 pvcreate vgcreate lvcreate

display pvdisplay vgdisplay lvdisplay

remove pvremove vgremove lvremove

extend vgextend lvextend

5、关于dd命令的使用

dd：用指定大小的块拷贝一个文件，并在拷贝的同时进行指定的转换。

注意：指定数字的地方若以下列字符结尾，则乘以相应的数字：b=512；c=1；k=1024；w=2

dd if="input_file" of="out_file" bs="block_size" count="number"

参数注释：

1. if=文件名：输入文件名，缺省为标准输入。即指定源文件。< if=input file >

2. of=文件名：输出文件名，缺省为标准输出。即指定目的文件。< of=output file >

3. ibs=bytes：一次读入bytes个字节，即指定一个块大小为bytes个字节。

obs=bytes：一次输出bytes个字节，即指定一个块大小为bytes个字节。

bs=bytes：同时设置读入/输出的块大小为bytes个字节。

4. cbs=bytes：一次转换bytes个字节，即指定转换缓冲区大小。

5. skip=blocks：从输入文件开头跳过blocks个块后再开始复制。

6. seek=blocks：从输出文件开头跳过blocks个块后再开始复制。

注意：通常只用当输出文件是磁盘或磁带时才有效，即备份到磁盘或磁带时才有效。

7. count=blocks：仅拷贝blocks个块，块大小等于ibs指定的字节数。

8. conv=conversion：用指定的参数转换文件。

ascii：转换ebcdic为ascii

ebcdic：转换ascii为ebcdic

ibm：转换ascii为alternate ebcdic

block：把每一行转换为长度为cbs，不足部分用空格填充

unblock：使每一行的长度都为cbs，不足部分用空格填充

lcase：把大写字符转换为小写字符

ucase：把小写字符转换为大写字符

swab：交换输入的每对字节

noerror：出错时不停止

notrunc：不截短输出文件

sync：将每个输入块填充到ibs个字节，不足部分用空（NUL）字符补齐。

案例：/dev/sdb磁盘分区、格式化、挂载

1、磁盘分区操作

[ ~]# fdisk /dev/sdb

Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).

Changes will remain in memory only, until you decide to write them.

Be careful before using the write command.

Device does not contain a recognized partition table

Building a new DOS disklabel with disk identifier 0x711d3770.

Command (m for help): n

Partition type:

p primary (0 primary, 0 extended, 4 free)

e extended

Select (default p):

Using default response p

Partition number (1-4, default 1):

First sector (2048-10485759, default 2048):

Using default value 2048

Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-10485759, default 10485759):

Using default value 10485759

Partition 1 of type Linux and of size 5 GiB is set

Command (m for help): p

Disk /dev/sdb: 5368 MB, 5368709120 bytes, 10485760 sectors

Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes

Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes

I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

Disk label type: dos

Disk identifier: 0x711d3770

Device Boot Start End Blocks Id System

/dev/sdb1 2048 10485759 5241856 83 Linux

Command (m for help): w

The partition table has been altered!

Calling ioctl() to re-read partition table.

Syncing disks.

此时查看磁盘分区情况：

[ ~]# lsblk

NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT

fd0 2:0 1 4K 0 disk

sda 8:0 0 5G 0 disk

├─sda1 8:1 0 500M 0 part /boot

└─sda2 8:2 0 4.5G 0 part

├─rhel-root 253:0 0 4G 0 lvm /

└─rhel-swap 253:1 0 512M 0 lvm [SWAP]

sdb 8:16 0 5G 0 disk

└─sdb1 8:17 0 5G 0 part

sr0 11:0 1 3.5G 0 rom

2、格式化

[ ~]# mkfs.xfs /dev/sdb1

meta-data=/dev/sdb1 isize=256 agcount=4, agsize=327616 blks

= sectsz=512 attr=2, projid32bit=1

= crc=0

data = bsize=4096 blocks=1310464, imaxpct=25

= sunit=0 swidth=0 blks

naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=0

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

[ ~]# blkid

/dev/sda1: UUid="8593eb92-1b71-4f9f-9baf-cbed97462e78" TYPE="xfs"

/dev/sda2: UUid="UizqW3-bEOH-iNXT-q4c1-xfua-TTwK-FJiOMk" TYPE="LVM2_member"

/dev/sr0: UUid="2014-05-07-03-58-46-00" LABEL="RHEL-7.0 Server.x86_64" TYPE="iso9660" PTTYPE="dos"

/dev/mapper/rhel-root: UUid="6ebb5d4b-51dd-4d9b-85b8-78b7aed37d30" TYPE="xfs"

/dev/mapper/rhel-swap: UUid="43f548d3-1ea3-4d8d-9cec-f90aef868ca1" TYPE="swap"

/dev/sdb1: UUid="db62328e-05c1-4760-ba6d-44e90cf5c4c5" TYPE="xfs"

3、挂载

[ ~]# mount /dev/sdb1 /dvd/

[ ~]# df -h

Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on

devtmpfs 910M 0 910M 0% /dev

tmpfs 918M 0 918M 0% /dev/shm

tmpfs 918M 8.6M 909M 1% /run

tmpfs 918M 0 918M 0% /sys/fs/cgroup

/dev/mapper/rhel-root 4.0G 2.2G 1.9G 53% /

/dev/sda1 497M 100M 398M 20% /boot

/dev/sdb1 5.0G 33M 5.0G 1% /dvd

案例：上述分区后的磁盘取消挂载后进行逻辑卷操作

(1)新建卷组

[ ~]# vgcreate myvg /dev/sdb1

WARNING: dos signature detected on /dev/sdb1 at offset 510. Wipe it? [y/n] y

Wiping dos signature on /dev/sdb1.

Physical volume "/dev/sdb1" successfully created

Volume group "myvg" successfully created

(2)查看卷组

[ ~]# vgs

VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree

myvg 1 0 0 wz--n- 5.00g 5.00g

rhel 1 2 0 wz--n- 4.51g 0

[ ~]# pvs

PV VG Fmt Attr PSize PFree

/dev/sda2 rhel lvm2 a-- 4.51g 0

/dev/sdb1 myvg lvm2 a-- 5.00g 5.00g

(3)创建逻辑卷

[ ~]# lvcreate -n mylv -L 100M myvg

Logical volume "mylv" created

[ ~]# lvs

LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Move Log Cpy%Sync Convert

mylv myvg -wi-a----- 100.00m

root rhel -wi-ao---- 4.01g

swap rhel -wi-ao---- 512.00m

(4)格式化

[ ~]# mkfs.xfs /dev/myvg/mylv

meta-data=/dev/myvg/mylv isize=256 agcount=4, agsize=6400 blks

= sectsz=512 attr=2, projid32bit=1

= crc=0

data = bsize=4096 blocks=25600, imaxpct=25

= sunit=0 swidth=0 blks

naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=0

log =internal log bsize=4096 blocks=853, version=2

= sectsz=512 sunit=0 blks, lazy-count=1

realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0

[ ~]# blkid

/dev/sda1: UUid="8593eb92-1b71-4f9f-9baf-cbed97462e78" TYPE="xfs"

/dev/sda2: UUid="UizqW3-bEOH-iNXT-q4c1-xfua-TTwK-FJiOMk" TYPE="LVM2_member"

/dev/sr0: UUid="2014-05-07-03-58-46-00" LABEL="RHEL-7.0 Server.x86_64" TYPE="iso9660" PTTYPE="dos"

/dev/mapper/rhel-root: UUid="6ebb5d4b-51dd-4d9b-85b8-78b7aed37d30" TYPE="xfs"

/dev/mapper/rhel-swap: UUid="43f548d3-1ea3-4d8d-9cec-f90aef868ca1" TYPE="swap"

/dev/sdb1: UUid="r0Gwlx-9ncs-3STR-hADl-JELT-03fe-hWSD6C" TYPE="LVM2_member"

/dev/mapper/myvg-mylv: UUid="573daf95-04bc-420f-9086-c016082ce1d2" TYPE="xfs"

[ ~]# lsblk

NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT

fd0 2:0 1 4K 0 disk

sda 8:0 0 5G 0 disk

├─sda1 8:1 0 500M 0 part /boot

└─sda2 8:2 0 4.5G 0 part

├─rhel-root 253:0 0 4G 0 lvm /

└─rhel-swap 253:1 0 512M 0 lvm [SWAP]

sdb 8:16 0 5G 0 disk

└─sdb1 8:17 0 5G 0 part

└─myvg-mylv 253:2 0 100M 0 lvm

sr0 11:0 1 3.5G 0 rom

(5)挂载使逻辑卷

[ ~]# mount /dev/myvg/mylv /dvd/

[ ~]#

[ ~]# df -h

Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on

devtmpfs 910M 0 910M 0% /dev

tmpfs 918M 0 918M 0% /dev/shm

tmpfs 918M 8.6M 909M 1% /run

tmpfs 918M 0 918M 0% /sys/fs/cgroup

/dev/mapper/rhel-root 4.0G 2.2G 1.9G 53% /

/dev/sda1 497M 100M 398M 20% /boot

/dev/mapper/myvg-mylv 97M 5.2M 92M 6% /dvd

5、RAID

RAID阵列概述(Redundant Arrays of Inexpensive Disks) 廉价冗余磁盘阵列

– 通过硬件/软件技术,将多个较小/低速的磁盘整合成一个大磁盘

– 阵列的价值:提升I/O效率、硬件级别的数据冗余

– 不同RAID级别的功能、特性各不相同

5.1 RAID0

条带模式

最少使用两块磁盘；

同一个文档分散存在不同磁盘；

并行写入以提高效率；

5.2 RAID1

镜像模式

最少使用两块磁盘；

一个文档复制成多份，分别写入不同磁盘；

多份拷贝提高可靠性，效率无提升；

5.3 RAID01/RAID10

整合RAID0，RAID1的优势；并行存取提高效率，镜像写入提高可靠性

5.4 RAID5

高性价比模式，至少3块磁盘

相当于RAID0和RAID1的折中方案

至少需要一块磁盘的容量来存放校验数据

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3、LVM逻辑卷的使用(logicl volume)

4、交换分区swap（虚拟内存）

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