一、硬盘和分区

1.1 硬盘的概念

硬盘是计算机的存储设备。存储数据主要使用机械硬盘。

机械硬盘由一个或者多个磁性的盘组成，可以在盘片上进行数据的读写。

硬盘的连接方式：内部设备与外部连接（移动硬盘、U盘等）。

硬盘的作用：存储操作系统、应用系统、文档、多媒体文件。

硬盘的工作方式：读取数据之后，先把数据传输到内存当中进行处理，

磁盘的类型：

1. 软盘，已经没有了
2. cdrom ，光驱，也基本淘汰了
3. 机械硬盘

硬盘的最小存储单位：扇区，扇区的最小存储单位是512字节，连续的扇区组成磁道，读写都是围绕磁道进行的。

1.2 硬盘分区的类别

硬盘的分区类别有主分区，扩展分区，逻辑分区。

主分区和扩展分区一共只有4个。主分区一般用来存储操作系统。

扩展分区只能有一个，在扩展分区内才能创建逻辑分区，逻辑分区数量不受限制（实际有上限，但数字很大）。

扩展分区用来保存逻辑分区的数据信息。

逻辑分区不能存储操作系统，只能保存数据。

1.3 硬盘分区的方式

常用的硬盘分区方式有MBR分区和GPT分区。

1.3.1 MBR分区

MBR分区表：只能分不超过2T的磁盘，超过2T不能使用MBR分区。

MBR主引导记录一共446字节，一般在操作系统安装时写入主引导记录。MBR就是一个引导程序，检测磁盘分区是否合法（正常工作），并加载操作系统。MBR作用：识别可用分区，在系统开机时，识别操作系统。

1.3.2 GPT分区

GPT分区表：比MBR更加先进，GPT有128位的位置分区标识符来标识分区，可分128个区。不必再细分主分区、扩展分区、逻辑分区，所有分区都是主分区。

对2T以上的硬盘做分区时，只能使用GPT分区表。使用GPT分区需要64位系统。

1.4 硬盘分区的意义

1.4.1 分区的作用

1. 优化I/O的性能，读写性能，查看读写性能：iostat
2. 实现磁盘空间的配额，可以规定指定的用户使用磁盘空间的大小。
3. 方便定位问题，可以提高修复速度。
4. 隔离操作系统目录和一般程序目录。
5. 可以采用不同的系统。操作系统的分区一般都使用同一的文件系统。

1.4.2 分区的缺点

1. 一旦分区建立，保存之后，如果要修改，只能全部重来，硬盘格式化，数据丢失。
2. 不够灵活，所有的空间都来自一块硬盘。
3. 不具备冗余/高可用，没有备份能力，只能是工程师手动备份。

问：为什么硬盘要分区？

答：不分区就不能使用，只有分区才会创建分区表，不论是MBR还是GPT。有了分区表，系统才能识别到硬盘。

二、如何建立分区

2.1 分区命令

2.1.1 fdisk命令

fdisk命令用于建立MBR分区，只能对不超过2T的硬盘进行分区。

fdisk -l ：显示硬盘的详细信息

lsblk ：查看硬盘情况，找到没被分区的设备/dev/sdb，sd是设备类型，SCSI类型；b: 硬盘的序号，第二块

使用fdisk /dev/sdb 进入交互界面

​ 常用交互选项

• m：帮助菜单
• n：新建分区
• p：查看分区情况
• d：删除分区
• t：更改分区类型
• w：保存分区操作并退出
• q：不保存并退出

对 p 查看分区情况的解释：

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048    10487807     5242880   83  Linux
/dev/sdb2        20973568    41943039    10484736    5  Extended
/dev/sdb5        20975616    31461375     5242880   83  Linux
/dev/sdb6        31463424    41943039     5239808   82  Linux swap / Solaris

• Device boot：分区名称，带 * 的是系统盘。

• Start：起始扇区

• End：结束扇区

• Blocks：分区大小，块，单位字节。

• Id：分区的类型，默认是83，82是swap交换分区，8e是lvm逻辑卷。

• System：系统类型：XFS，EXT4…

2.1.2 gdisk命令

gdisk命令对超过2T的硬盘使用，建立GPT分区。

gdisk的交互选项和fdisk几乎一样，交互步骤也基本一致。

特别的，gdisk需要声明分区类型的ID，键入L可以查看分区类型表。

2.2 建立分区

新建分区前，需要将硬盘添加到系统，先将下条命令添加到/etc/profile

alias scan='echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host0/scan;echo "- - -" > 
/sys/class/scsi_host/host1/scan;echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host2/scan'
//通知系统内核重新扫描已经连接到系统的scsi设备，这些设备可能是光驱，也可能是硬盘，
//系统会自动检测这些设备，然后系统会自动识别，自动添加，无需重启设备。

这样新添加硬盘后，scan一下，就能获得硬盘信息了。

2.2.1 建立MBR分区

添加一个20G的硬盘到系统，lsblk查看，新硬盘自动命名为sdb

建立主分区

在/dev/sdb下建立一个10Gb的主分区

fdisk /dev/sdb 进入交互界面

建立扩展分区

将sdb剩余空间分配给扩展分区

建立逻辑分区

在sdb的扩展分区里建一个5G的逻辑分区

此时用lsblk查看硬盘信息：

问：明明给扩展分区分了10G，为什么显示只有1K？

答：因为扩展分区只保存逻辑分区的数据信息，实际占用的空间很小。但逻辑分区是建立在扩展分区基础之上的，扩展分区的大小决定了逻辑分区的总大小。

建立swap分区

swap分区，即交换分区不是虚拟的空间，是由真正的硬盘给出的空间，是实体的分区。

内存 和 交换分区 比例一般是1:1.5 ~ 1:2，即交换分区一般是内存的1.5~2倍之间。

将sdb2的剩余空间建立为swap分区。

默认建立分区类型为83，swap分区类型为82，需要改分区类型

对硬盘的分区进行修改后，内核的缓存表还没有更新。此时需要用partprobe强制刷新。

partprobe命令 ：重新读取分区表，更新内核的分区信息

然后对swap分区进行如下设置：

partprobe			//刷新缓存
mkswap /dev/sdb6	//把sdb6设置为swap分区
swapon /dev/sdb6	//启用该swap分区
swapoff /dev/sdb6	//停用该swap分区

在swapon /dev/sdb6启用swap之后，使用free -h 查看swap变化

2.2.2 建立GPT分区

添加一个4T的新硬盘到系统，自动命名为sdc

在/dev/sdc中新建一个500G的分区。gdisk /dev/sdc进入交互界面

建立GPT分区需要格式化分区。

如果用GPT分区建立swap分区，只要在声明类型的时候输入swap的code：8200即可。

2.2.3 小结

• 主分区和扩展分区加起来一共只有4个，MBR分区，只有4个。逻辑分区编号从5开始。

• 一般设置3个主分区，一个扩展分区。

• 扩展分区不能使用，不能挂载，只是用来记录逻辑分区信息数据的，一般单位为Kb。

• 所以只有先创建扩展分区，才能建立逻辑分区。扩展分区只能有一个。

• 扩展分区有多大，逻辑分区加起来只能有多大。

2.3 创建文件系统

创建分区后，要创建文件系统。

2.3.1 什么是文件系统

文件系统的作用

文件系统就是用来管理Linux操作系统中的文件和目录的。

1. 数据组织和存储：文件系统提供了组织数据的结构，能够把文件分为不同的目录就是因为有文件系统。
2. 数据保护：文件系统可以通过权限控制，使不同的用户对文件拥有不同的权限
3. 数据访问：文件系统可以提供对存储设备的访问接口，用户通过访问接口访问存储设备的数据。
4. 数据管理：文件系统提供了文件或者目录的增删改查等功能。
5. 高级功能：压缩、快照、日志记录等等。

文件系统的类型

• xfs ：CentOS-7以后默认使用的文件系统，大日志分析系统，可以对海量信息进行分析和存储。适用于大型文件和高性能需求。
• ext4 ：Linux原生的文件系统，可以提高性能，提高稳定性。用的少了。
• ext3 ：基本不用了。
• ext2 ：同上。
• IFS ：适用于大文件。
• NTFS ：Windows文件系统。
• ISO-9660 ：适用于光盘的只读文件系统。
• NFS ：共享存储文件系统。

2.3.2 创建文件系统

mkfs命令

mkfs -t 文件系统类型 硬盘目录		------对指定硬盘创建文件系统
mkfs.文件系统类型 硬盘目录		------和 -t 效果一样，.后没有空格
mkfs -f	文件系统类型 硬盘目录		------覆盖原有的文件系统

对/dev/sdb1,sdb2,sdb5，/dev/sdc1创建xfs文件系统，以sdb1为例

mkfs.xfs /dev/sdb1
mkfs -t /dev/sdb2		// -t 和 . 都可以
mkfs.xfs /dev/sdb5
mkfs.xfs /dev/sdc1

2.4 挂载与解挂载

挂载：硬件设备必须要和目录形成映射之后才能使用。

解挂载：顾名思义，就是解除设备与目录的映射。

2.4.1 mount umount 命令

mount 设备 挂载点		//挂载设备
umount 设备 挂载点		//解挂载设备

在根目录下建立空目录/data，将 /dev/sdb1 挂载到/data

mount -a ：刷新挂载信息

umount -l ：lazy，立即卸载挂载点

umount -f ：强制卸载，即使文件系统正在使用，也立即强制卸载。可能会导致数据丢失，慎用。

umount -lf ：强制解挂载常用命令

2.4.2 自动挂载

mount是临时挂载，重启系统后mount挂载的信息就失效了。生产环境中需要配置自动挂载，即永久挂载。步骤如下：

vim /etc/fstab	// 在/etc/fstab 中编辑自动挂载的配置

​ 配置方法：

在fstab中插入行：	/dev/sdb2	/data1	xfs		 defaults 	0		0
对应位置的解释：   设备		挂载点  文件系统   默认权限   不备份	  系统启动时不检查文件系统
例：
/dev/sdb1 /data xfs defaults 0 0
// 永久挂载/dev/sdb1 到 /data
/dev/sr0 /mnt iso9660 defaults 0 0
// 永久挂载光盘镜像

​ 对defaults的解释：默认有所有权限（读写，磁盘配额）

• rw/ro ：是否对挂载的文件系统拥有读写权限，rw 为默认值，表示拥有读写权限；ro 表示只读权限。

• async/sync：此文件系统是否使用同步写入（sync）或异步（async）的内存机制，默认为异步 async。

• dev/nodev 是否允许从该文件系统的 block 文件中提取数据，为了保证数据安装，默认是 nodev。

• auto/noauto 是否允许此文件系统被以 mount -a 的方式进行自动挂载，默认是 auto。

• suid/nosuid 设定文件系统是否拥有 SetUID 和 SetGID 权限，默认是拥有。

• exec/noexec 设定在文件系统中是否允许执行可执行文件，默认是允许。

• user/nouser 设定此文件系统是否允许让普通用户使用 mount 执行实现挂载，默认是不允许（nouser），仅有 root 可以。

• remount ：重新挂载已挂载的文件系统，一般用于指定修改特殊权限。

• defaults 定义默认值，相当于 rw、suid、dev、exec、auto、nouser、async 这 7 个选项。

配置完自动挂载后，用mount -a刷新一下挂载信息，使用df -hT查看挂载情况。

2.4.3 小结

1. mount挂载是临时挂载，永久挂载需要在/etc/fstab中进行配置。
2. 对永久挂载的分区来说，如果分区被删除，需要把相应的永久挂载的配置一并删除，即修改/etc/fstab文件中的配置。否则系统启动时会出错，无法进入系统。

2.5 总结

一个新的磁盘加入到系统之后，使用的过程：

1. 刷新获取磁盘信息，也可以重启
2. 分区
3. 给分区创建文件系统
4. 挂载设备到目录
5. 以上全部完成后才可以正常使用磁盘。

三、实验/问题

3.1 如何对硬盘进行分区？

1. 获取磁盘信息并创建分区

• 添加新硬盘后，scan或者重启，获得新硬盘信息

• 根据硬盘大小和需求，选择分区方式是MBR还是GPT，fdisk 或 gdisk + /dev 目录下的硬盘目录

• 选择MBR分区的话：选择主分区p，还是扩展分区e，还是建立扩展分区后，新建逻辑分区l，并设置分区大小。

  默认类型代号83，为Linux文件系统，如果要修改类型，选项 t ，代号82是swap分区，代号8e是lvm逻辑卷，选项 L 可以查看所有代号。修改分区类型后需要partprobe，更新内核的分区信息。

• 选择GPT分区的话，默认都是主分区，设置分区大小，声明分区类型，默认类型是文件系统8300。

• 配置完成后选项 w 保存分区设置并退出。

2. 创建文件系统

   mkfs.xfs +指定分区目录，对分区创建文件系统。

3. 挂载

   临时挂载 mount

   自动挂载 在 /etc/fstab 中添加挂载配置。

3.2 如何删除已挂载分区？

对已挂载分区，进入交互界面，选项 d 删除，w 保存退出，出现报错，提示Device or resource busy.

这是因为分区处于挂载中，相当于Windows的正在使用中，不能进行删除操作。

需要先对分区解除挂载，再进行删除。

对临时挂载，使用umount；对永久挂载，编辑/etc/fstab ，删除对应的配置。