Linux学习笔记之存储管理

马哥Linux运维 2024-11-04 109

描述

1 存储方式

1.从磁盘的工作原理上分类磁盘
机械磁盘 HDD
固态磁盘 SSD

2.从插拔方式上分类磁盘
热插拔
非热插拔

3.从硬盘接口上分类磁盘
       IDE-SATA（串行ATA)
       SCSI-SAS(串行SCSI)
       PCIE接口
       FC光纤接口

4.从连接方式上分类
       本地存储
       外部存储
       网络存储

5 从分区方式区分

MBR

MBR是MSDOS；

兼容windows的MBR（Master boot record）；

只能处理小于2TB的磁盘；

用fdisk工具分区；

最多只能有14个分区(4个主分区，扩展分区，逻辑分区)；

磁盘的第一扇区，第一扇区有512bytes，存放两类数据：MBR和分区表

MBR： 安装有开机管理程序，占446bytes

分区表： 记录整颗磁盘分区的状态，占64bytes

## 由于分区表只有64bytes，所以只能最多有四组记录区（每个记录占用16bytes），每组记录区记录了该区段的起始和结束扇区号码;
## 所以每块磁盘只能有四个分区槽；
## 这四个分区槽是主分区Primary和扩展分区Extended；

每个分区的前面都有一个启动扇区，用于存放操作系统的启动程序；

扩展分区的前面有一个扩展分区启动记录区占用多个扇区，用于存放里面的所有逻辑分区的起止扇区号码；

扩展分区不能格式化，只能再分成若干个逻辑分区槽；

扩展分区利用多个扇区来记录逻辑分区信息，由于是用多个扇区来记录，所以支持大于4个逻辑分区；

逻辑分区的槽号是从5开始，1-4是保留给主分区和扩展分区的
P1：   /dev/sda1
P2：  /dev/sda2
L1：  /dev/sda5
L2：  /dev/sda6
L3：  /dev/sda7
L4：  /dev/sda8
L5：  /dev/sda9

MBR中主分区、扩展分区、逻辑分区总结

主分区和扩展分区最多有4个；

扩展分区最多只能有1个；

逻辑分区由扩展分区生；

能被格式化后使用的分区为主分区和逻辑分区；扩展分区不能直接使用；

逻辑分区的数量由操作系统决定。

GPT（GUID partition table）

可以处理大于或小于2TB的磁盘；

在CentOS6中用parted工具分区；在CentOS7中用gdisk工具分区；

最多只能有128个分区；没有扩展分区和逻辑分区的概念，都是主分区

GPT将磁盘所有区块以LBA来规划；LBA：Logical Block Address ，预设每个LBA为512bytes，第一个LBA称为LBA0；

GPT使用前面的34个LBA；除此之外还使用了最后的33个LBA做备份；

GPT分区中没有主分区、扩展分区、逻辑分区的概念，每个分区都能使用；

磁盘管理程序中fdisk不识别GPT分区；gdisk和parted可以识别；

grub第一版不识别GPT

LBA0： 与MBR兼容。这个LBA0区块也分两部分，第一部分是和MBR相似的446bytes块区，存储了第一阶段的开机管理程序；第二部分放置了一个特殊标志的分区用来表示此块磁盘为GPT分区格式磁盘，不能识别GPT分区表的磁盘管理程序是不能修改此分区信息的
LBA1： 记录GPT分区表的表头数据，内容为：分区表本身的位置和大小；备份GPT（最后34个LBA区块）放置的位置；放置了分区表检验机制码CRC32，操作系统根据这个码来判断GPT是否正确，如果错误，从备份GPT恢复。
LBA2-33： 实际记录分区信息的地方，每个LBA可以记录4个分区槽信息，所以一共可以有128个分区槽

2 基本分区

7.2.1 添加新磁盘

“ lsblk ”——查看系统的分区情况

[root@localhost boot]# lsblk
NAME            MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda               8:0    0   30G  0 disk 
├─sda1            8:1    0    1G  0 part /boot
└─sda2            8:2    0   29G  0 part 
  ├─centos-root 253:0    0   26G  0 lvm  /
  └─centos-swap 253:1    0    3G  0 lvm  [SWAP]
sdb               8:16   0   20G  0 disk 
└─sdb1            8:17   0    8G  0 part 
sr0              11:0    1  4.4G  0 rom  /run/media/root/CentOS 7 x86_64

7.2.2 MBR分区

" fdisk -l "——查看系统所挂硬盘个数及分区情况

[root@localhost boot]# fdisk -l /dev/sda

磁盘 /dev/sda：32.2 GB, 32212254720 字节，62914560 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x000a533f

   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *        2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sda2         2099200    62914559    30407680   8e  Linux LVM

采用MBR分区表，使用fdisk对sdc进行分盘

[root@localhost boot]# fdisk /dev/sdb
欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2)。

更改将停留在内存中，直到您决定将更改写入磁盘。
使用写入命令前请三思。


命令(输入 m 获取帮助)：

输入“ m ”参数查看帮助信息，了解每个参数的具体作用、分区具体操作等

输入“ n ”参数尝试创建新的分区

命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
   p   primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
   e   extended

输入“ P ” 参数，系统默认选择主分区，直接按回车键即可；

输入“ l ”参数，系统创建逻辑分区；

Select (default p): 
Using default response p

分区编号为2~4，系统默认为2，按回车键即可；（分区编号视个人情况而定）

分区号 (2-4，默认 2)：

系统会提示扇区的起始位置，系统会自动选择最靠前的空间扇区位置，直接按回车即可

起始 扇区 (16779264-41943039，默认为 16779264)：
将使用默认值 16779264

用户通过添加扇区或添加尺寸的方式定义扇区的终止位置，也就是定义最终分区空间的大小

Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (16779264-41943039，默认为 41943039)：+100M
分区 2 已设置为 Linux 类型，大小设为 100 MiB

输入“ P ”参数，查看硬盘中的分区情况

命令(输入 m 获取帮助)：p

磁盘 /dev/sdb：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x43c3e080

   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048    16779263     8388608   83  Linux
/dev/sdb2        16779264    16984063      102400   83  Linux

输入“ w ”参数，保存所有分区设置

命令(输入 m 获取帮助)：w
The partition table has been altered!

Calling ioctl() to re-read partition table.
正在同步磁盘。

利用ll命令查看新分区的设备文件

[root@localhost boot]# ll /dev/sdb*
brw-rw----. 1 root disk 8, 16 11月 26 21:01 /dev/sdb
brw-rw----. 1 root disk 8, 17 11月 26 21:01 /dev/sdb1
brw-rw----. 1 root disk 8, 18 11月 26 21:01 /dev/sdb2

7.2.3 GPT分区

“ gdisk ”——对硬盘进行分区，系统显示创建新的GPT分区

root@localhost boot]# gdisk /dev/sdb
GPT fdisk (gdisk) version 0.8.10

Partition table scan:
  MBR: MBR only
  BSD: not present
  APM: not present
  GPT: not present

输入“ ? ”参数可以查看帮助信息，输入“ n ”参数进行分区，此时没有分区选择，直接按回车键创建主分区，起始扇区使用默认值，按回车键定义终止扇区。设置为添加100MiB，系统提示当前类型是linux系统，直接回车键即可。

Command (? for help): n
Partition number (3-128, default 3): 
First sector (34-41943006, default = 16984064) or {+-}size{KMGTP}: 
Last sector (16984064-41943006, default = 41943006) or {+-}size{KMGTP}: +100M
Current type is 'Linux filesystem'
Hex code or GUID (L to show codes, Enter = 8300): 
Changed type of partition to 'Linux filesystem'

再创建一个分区

Command (? for help): n
Partition number (4-128, default 4): 
First sector (34-41943006, default = 17188864) or {+-}size{KMGTP}: 
Last sector (17188864-41943006, default = 41943006) or {+-}size{KMGTP}: +5G
Current type is 'Linux filesystem'
Hex code or GUID (L to show codes, Enter = 8300): 
Changed type of partition to 'Linux filesystem'

输入“ p ”参数显示分区信息，输入“ w ”保存，系统会提示即将写入GPT数据，这将覆盖已存在的分区，询问是否继续，输入“ y ”即可

Command (? for help): p
Disk /dev/sdb: 41943040 sectors, 20.0 GiB
Logical sector size: 512 bytes
Disk identifier (GUID): DA12D06C-8701-4074-9A0B-0FE8E70FD2D8
Partition table holds up to 128 entries
First usable sector is 34, last usable sector is 41943006
Partitions will be aligned on 2048-sector boundaries
Total free space is 14270397 sectors (6.8 GiB)

Number  Start (sector)    End (sector)  Size       Code  Name
   1            2048        16779263   8.0 GiB     8300  Linux filesystem
   2        16779264        16984063   100.0 MiB   8300  Linux filesystem
   3        16984064        17188863   100.0 MiB   8300  Linux filesystem
   4        17188864        27674623   5.0 GiB     8300  Linux filesystem

Command (? for help): w

Final checks complete. About to write GPT data. THIS WILL OVERWRITE EXISTING
PARTITIONS!!

Do you want to proceed? (Y/N): y
OK; writing new GUID partition table (GPT) to /dev/sdb.
The operation has completed successfully.

如果为真实硬盘需执行partprobe命令，查看新分区情况

[root@localhost boot]# partprobe /dev/sdb
[root@localhost boot]# lsblk
NAME            MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda               8:0    0   30G  0 disk 
├─sda1            8:1    0    1G  0 part /boot
└─sda2            8:2    0   29G  0 part 
  ├─centos-root 253:0    0   26G  0 lvm  /
  └─centos-swap 253:1    0    3G  0 lvm  [SWAP]
sdb               8:16   0   20G  0 disk 
├─sdb1            8:17   0    8G  0 part 
├─sdb2            8:18   0  100M  0 part 
├─sdb3            8:19   0  100M  0 part 
└─sdb4            8:20   0    5G  0 part 
sr0              11:0    1  4.4G  0 rom  /run/media/root/CentOS 7 x86_64

查看sdb硬盘和sda硬盘的分区表类型

[root@localhost boot]# fdisk -l /dev/sdb
WARNING: fdisk GPT support is currently new, and therefore in an experimental phase. Use at your own discretion.

磁盘 /dev/sdb：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：gpt
Disk identifier: DA12D06C-8701-4074-9A0B-0FE8E70FD2D8


#         Start          End    Size  Type            Name
 1         2048     16779263      8G  Linux filesyste Linux filesystem
 2     16779264     16984063    100M  Linux filesyste Linux filesystem
 3     16984064     17188863    100M  Linux filesyste Linux filesystem
 4     17188864     27674623      5G  Linux filesyste Linux filesystem
[root@localhost boot]# fdisk -l /dev/sda

磁盘 /dev/sda：32.2 GB, 32212254720 字节，62914560 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x000a533f

   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *        2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sda2         2099200    62914559    30407680   8e  Linux LVM

2.4 创建文件系统

创建分区后并不能立即存放数据，需要对分区进行格式化

“ mkfs ”——再连续按两次tab键可以查看所有文件系统类型，centos 7文件系统默认为XFS

[root@localhost boot]# mkfs
mkfs         mkfs.cramfs  mkfs.ext3    mkfs.fat     mkfs.msdos   mkfs.xfs
mkfs.btrfs   mkfs.ext2    mkfs.ext4    mkfs.minix   mkfs.vfat

使用EXT4文件系统格式化/dev/sdb1主分区，块大小为1024字节。块是文件存储的最小单位，若文件小于1KiB，也会占用1KiB的存储空间

[root@localhost boot]# mkfs.ext4 /dev/sdb1
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
文件系统标签=
OS type: Linux
块大小=4096 (log=2)
分块大小=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
524288 inodes, 2097152 blocks
104857 blocks (5.00%) reserved for the super user
第一个数据块=0
Maximum filesystem blocks=2147483648
64 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632

Allocating group tables: 完成                            
正在写入inode表: 完成                            
Creating journal (32768 blocks): 完成
Writing superblocks and filesystem accounting information: 完成

使用XFS文件系统格式化/dev/sdb2主分区

[root@localhost boot]# mkfs.xfs /dev/sdb2
meta-data=/dev/sdb2              isize=512    agcount=4, agsize=6400 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0, sparse=0
data     =                       bsize=4096   blocks=25600, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=855, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

2.5 挂载分区

格式化完成后需挂载分区，首先创建两个目录作为挂载点，然后使用mount命令临时把sdb1和sdb2分区分别挂载到date01与date02目录上。现在两个目录不再是两个普通的目录，而是设备的挂载点，用户要往设备中存放数据，需借助挂载点

[root@localhost ~]# mkdir /date01
[root@localhost ~]# mkdir /date02
[root@localhost ~]# mount /dev/sdb1 /date01
[root@localhost ~]# mount /dev/sdb2 /date02

“ df -h ”——查看文件系统的挂载点

[root@localhost ~]# df -h
文件系统                 容量  已用  可用 已用% 挂载点
devtmpfs                 1.9G     0  1.9G    0% /dev
tmpfs                    1.9G     0  1.9G    0% /dev/shm
tmpfs                    1.9G   13M  1.9G    1% /run
tmpfs                    1.9G     0  1.9G    0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/centos-root   26G  6.6G   20G   26% /
/dev/sda1               1014M  185M  830M   19% /boot
tmpfs                    378M   32K  378M    1% /run/user/0
/dev/sr0                 4.4G  4.4G     0  100% /run/media/root/CentOS 7 x86_64
tmpfs                    378M   36K  378M    1% /run/user/1000
/dev/sdb1                7.8G   36M  7.3G    1% /date01
/dev/sdb2                 97M  5.3M   92M    6% /date02

挂载完成后，分别在这两个目录下创建两个空目录dir01与dir02，然后使用ll命令查看date01与date02目录，同样大小的空目录所占的存储空间是不同的

[root@localhost ~]# mkdir /date01/dir01
[root@localhost ~]# mkdir /date02/dir02
[root@localhost ~]# ll /date01
总用量 20
drwxr-xr-x. 2 root root  4096 11月 26 21:28 dir01
drwx------. 2 root root 16384 11月 26 21:19 lost+found
[root@localhost ~]# ll /date02
总用量 0
drwxr-xr-x. 2 root root 6 11月 26 21:28 dir02

使用mount命令挂载是临时性的，系统重新启动后便失效，需要再次挂载，用户可以修改/etc/fstab配置文件，使其永久有效。

“ blkid ”——查看设备的UUID

[root@localhost ~]# blkid
/dev/sdb1: UUID="67e9447b-a6dd-47d2-a738-55983bc3c915" TYPE="ext4" PARTLABEL="Linux filesystem" PARTUUID="fbc32bc2-b7da-4912-a191-920413125325" 
/dev/sdb2: UUID="570e001f-162e-4ecd-8873-6d2c82c0edfb" TYPE="xfs" PARTLABEL="Linux filesystem" PARTUUID="1254b3e7-55be-40ca-b198-0b57f29dbf6a" 
/dev/sdb3: PARTLABEL="Linux filesystem" PARTUUID="b5eaddb3-5935-4d8b-b755-2d4f47599a7a" 
/dev/sdb4: PARTLABEL="Linux filesystem" PARTUUID="ed1ede26-7603-4f30-b52a-8247f0f49f6a" 
/dev/sda1: UUID="f4b88752-547e-4442-bfbc-2ec46b75510c" TYPE="xfs" 
/dev/sda2: UUID="8yl9fP-Nj4t-OTt8-P2Q2-B3p8-1nrp-PUKcfd" TYPE="LVM2_member" 
/dev/sr0: UUID="2020-11-04-11-36-43-00" LABEL="CentOS 7 x86_64" TYPE="iso9660" PTTYPE="dos" 
/dev/mapper/centos-root: UUID="cf8c0d8c-19ca-496c-8ff6-6f8fc7a88517" TYPE="xfs" 
/dev/mapper/centos-swap: UUID="93521d4e-9ae4-4c93-8909-e46441105623" TYPE="swap"

在/etc/fstab 配置文件中写入设备的UUID,其中sdc1分区的挂载点为data03,文件系统类型为xfs,挂载选项为defaults,最后两个数字为0,表示不备份、不检测;sdc5分区的挂载点为data04,文件系统类型为auto(自动)，挂载选项为ro(只读)，最后两个数字为0，表示不备份、不检测。

#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Sun Sep 10 1415 2023
#
# 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/centos-root /                       xfs     defaults        0 0
UUID=f4b88752-547e-4442-bfbc-2ec46b75510c /boot                   xfs     defaults        0 0
/dev/mapper/centos-swap swap                    swap    defaults        0 0
UUID="67e9447b-a6dd-47d2-a738-5598bc3c915" /date01 xfs defaults         0 0
UUID="570e001f-162e-4ecd-8873-6d2c82c0edfb" /date02 auto ro             0 0

重新启动系统就可以读取新挂载的设备，也可使用“mount-a”命令读取/etc/fstab 文件并挂载设备。使用df命令查看已挂载设备信息，添加“T”参数可显示设备文件的类型，添加“h”参数可显示设备大小。

[root@localhost ~]# mount -a
[root@localhost ~]# df -Th
文件系统                类型      容量  已用  可用 已用% 挂载点
devtmpfs                devtmpfs  1.9G     0  1.9G    0% /dev
tmpfs                   tmpfs     1.9G     0  1.9G    0% /dev/shm
tmpfs                   tmpfs     1.9G   13M  1.9G    1% /run
tmpfs                   tmpfs     1.9G     0  1.9G    0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/centos-root xfs        26G  6.6G   20G   26% /
/dev/sda1               xfs      1014M  185M  830M   19% /boot
tmpfs                   tmpfs     378M   32K  378M    1% /run/user/0
/dev/sr0                iso9660   4.4G  4.4G     0  100% /run/media/root/CentOS 7 x86_64
tmpfs                   tmpfs     378M   36K  378M    1% /run/user/1000
/dev/sdb1               ext4      7.8G   36M  7.3G    1% /date01
/dev/sdb2               xfs        97M  5.3M   92M    6% /date02

在完成硬盘的分区、挂载与格式化之后，可尝试通过挂载点存储数据：同时向data03与data04目录复制/etc/hosts文件。data03目录可以写入，data04提示无法创建常规文件。具体如下所示。

[root@localhost ~]# cp -rf /etc/host /date01
[root@localhost ~]# cp -rf /etc/host /date02
cp: 无法获取"/etc/host" 的文件状态(stat): 没有那个文件或目录

“ mount ”——显示设备的权限

/dev/sdb1 on /date01 type ext4 (rw,relatime,seclabel,data=ordered)
/dev/sdb2 on /date02 type xfs (ro,relatime,seclabel,attr2,inode64,noquota)

3 本章小结

本章主要介绍了存储的方式（硬盘的参数及性能）与基本分区（MBR与GPT）。通过本章的学习，让我掌握了创建基本分区，创建文件系统及挂载的方法。

链接：https://www.cnblogs.com/twlwbiubiu/p/17858056.html

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