Linux磁盤分區及文件系統管理

這篇文章主要講解了“Linux磁盤分區及文件系統管理”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“Linux磁盤分區及文件系統管理”吧！

一、Linux磁盤 

   iops :  io per second
   磁盤接口類型：
       IDE  ： 并口，在高頻下容易出錯，133MB/s;
       SATA ： 串口，可高頻，6gbps（1gbps=128MB/s）
       SCIS ： 并口，ultrascsi320 ，320MB/s
       SAS  ： 串口，6gbps
       USB  ： 串口，480MB/s

    硬盤類型：
        機械硬盤
            track ：磁道
            sector：扇區
            cylinder： 柱面，分區基于柱面；
            平均尋道時間： 5400rpm，7200rpm，10000rpm，15000rpm
                (鈾分離的設備的轉速達到30000rpm，機械硬盤這個轉速已經很厲害了)
                高轉速產生大量的熱能，任何微小的塵粒在如此高轉速下都會對硬盤造成影響)

    linux的設備類型：
        塊（block） ： 隨機訪問；  
        字符（character）：線性訪問；

    設備文件： FHS
         /dev
           設備文件： 關聯至設備的驅動程序，設備的訪問入口；
           設備號：
               major：主設備號，區分設備類型，用于標明設備所需要的驅動程序；
               minior：次設備號，區分同種類型下的不同的設備，是特定設備的訪問入口；
    設備文件名
            磁盤：
               IDE：/dev/hd[a-z]
               SCSI,SATA,SAS,USB: /dev/sd[a-z]
            注意： Centos6和7統統將磁盤設備文件標識/dev/sd【[a-z]#
               如 /dev/sda
                  /dev/sda1,/dev/sda2;... 
    引用設備的方式： 設備文件名，卷標，UUID

    磁盤分區：

    MBR及其使用：
       MBR： Master Boot Record 
       特點：
            占據磁盤0號sector，512bytes，分為三部分：
            446bytes：bootloader程序，引導啟動操作系統；
            64bytes ： 分區表，每16個bytes標識一個分區，一共只有4個分區；
                4個主分區或者3主+1個擴展分區(多個邏輯分區)；
            2bytes  ： MBR區域的有效性標識，55AA為有效；

   GPT及其使用。

      GPT:Globally Unique IdentifierPartition Table Format  全局唯一標識符分區表。
      特點：
          驅動器上的每個分區都有一個全局唯一的標識符；
          支持幾乎無限個分區數量，除非操作系統作出了限制；
          MBR占用的第一個sector現在是LBA0，GPT使用了34個LBA區塊來紀錄分區信息（第一個sector依然兼容的MBR）；
          GPT 除了前面34個LBA 之外，整個磁盤的最后33個LBA也拿來作為另一個備份。
             LBA0 （MBR 相容區塊）與MBR模式相近，前446B還是boot loader，后64B換成一個特殊標記，用于表面此磁盤是GPT格式。
             LBA1 （GPT 表頭紀錄）紀錄分區表本身的位置與大小，備份 GPT 分區 放置的位置，以及校驗碼
             LBA2-33 （實際紀錄分區信息處）從LBA2區塊開始，每個LBA都可以紀錄4個分區紀錄，所以在默認的情況下，總共可以有4^32 = 128個分區紀錄

        傳統BIOS---->MBR格式。
        UEFI    ---->MBR格式+GPT格式  (Unified Extensible Firmware Interface：統一的可擴展固件接口)

  linux下GPT分區：

      這里使用parted命令，fdisk也有gpt分區操作。
        （1）[root@localhost tmp]#parted；
        （2）help；
        （3）select device；
        （4）mklabel gpt；
        （5）mkpart；  
                   ---輸入分區名字；
                   ---文件系統；
                   ---起始點，不要用0開頭；
                   ---終結點；
                   ---起始點，可以用#G；
            此時已經分區成功
        （6）print 查看
        （7）quit

[root@localhost tmp]# parted
GNU Parted 3.1
Using /dev/sda
Welcome to GNU Parted! Type 'help' to view a list of commands.
(parted) select /dev/sdd
Using /dev/sdd
(parted) mklabel gpt
Warning: The existing disk label on /dev/sdd will be destroyed and all data on
this disk will be lost. Do you want to continue?
Yes/No? yes                                                               
(parted) mkpart                                                           
Partition name?  []? mygpd_data                                           
File system type?  [ext2]? ext4                                           
Start? 1                                                                  
End? 2G                       
(parted) print
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdd: 2147MB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags: 
Number  Start   End     Size    File system  Name        Flags
 1      1049kB  2146MB  2145MB               mygpd_data

 二、fdisk命令

 1.查看 fdisk -k device
   2.管理 fdisk device
     fdisk 提供了一個交互式接口來管理分區，具有多個子命令；所有操作均在內存中完成；
     沒有直接同步到磁盤，直到使用w命令保存到磁盤上；
     注意： 在已經分區并且已掛載其中某個分區的磁盤設備上創建新的分區，內核可能在其創建完成后無法識別；
        查看： cat /proc/partitions
        通知內核，強制讀取磁盤分區：
           centos5： partprobe device；
           centos6.7： 
                 partx -a device
                 kpartx -a device
   分區創建工具：parted ； sfdisk

三、文件系統創建

      格式化： 
        低級格式化,分區之前，劃分磁道；
        高級格式化,分區之后對分區創建文件系統，
            superblock,i節點inode table,數據塊data block，目錄塊directory block，
            間接塊indirection blockblock ，位圖索引inode bitmap，block bitmap；
      元數據區+實際數據區
      元數據區：inode table
            文件元數據：文件大小，權限、宿主宿組、時間戳、數據塊指針等，不記錄文件名；
            元數據區對每一個文件的信息記錄格式是統一的，給出一個模板然后根據文件的實際情況填寫而已；
        數據塊指針的記錄內容是有限的，決定了文件的大小上限。根據數據塊指針到數據區取得文件的實際數據。 
        符合鏈接文件：存儲數據指針的空間中存儲了文件的真實訪問路徑。
        設備文件：   存儲數據指針的空間中存儲了設備號。
        這兩種文件都不占據數據區。

    VFS： Virtual File System 解決不同文件系統之間的互認問題。

Linux文件系統： ext2，ext3，ext4，xfs，btrfs
       光盤： ISO9660
       網絡文件系統： nfs，clfs
       集群文件系統： gfs2，ocfs2
       內核級分布式文件系統： ceph
       
       windows文件系統：vfat，ntfs
              windows無法識別linux的文件系統，因此，存儲設備在需要兩種系統之間交叉使用時，
          應使用兩者同時支持的文件系統：vfat
              # mkfs.vfat device
          注意： U盤格式為ntfs的話，可以用一個NTFS-3G的插件，安裝后linux可以支持NTFS文件，linux將其識別為ntfs-3g文件系統
               ntfs-3g-ntfsprogs-2011.3.32.tgz
          解壓后執行./config   make  makeinstall  編譯安裝
          若U盤被識別為sda3設備，則執行如下指令
          #mount -t ntfs-3g /dev/sda /mnt/win
          
       偽文件系統：proc，sysfs，tmpfs，hugepagefs
           用戶空間的分布式文件系統： mogilefs，moonsefs，glusterfs

           交互文件系統：swap；
           linux上交互分區必須使用獨立的文件系統，該system ID必須為82,通過fdisk上的t進行設置；
           創建swap文件系統：  mkswap  device
            啟用       :   swapon devcie
                              -a : 啟用在/etc/fstab文件中所有的swap設備。
            禁用       :   swapoff devcie
        創建一個大小為1G的swap分區，并啟用。

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sde
Command (m for help): n
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): p
Partition number (1-4, default 1): 1
First sector (2048-4194303, default 2048): 
Using default value 2048
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-4194303, default 4194303): +1G     
Partition 1 of type Linux and of size 1 GiB is set
Command (m for help): t
Selected partition 1
Hex code (type L to list all codes): 82
Changed type of partition 'Linux' to 'Linux swap / Solaris'
Command (m for help): w
The partition table has been altered!
[root@localhost ~]# mkswap /dev/sde1
Setting up swapspace version 1, size = 1048572 KiB
no label, UUID=adcb05b1-3368-4e97-80c8-7ed13e959c63
[root@localhost etc]# free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           3778         380         166           6        3231        3140
Swap:          2047           6        2041
[root@localhost etc]# swapon /dev/sde1
[root@localhost etc]# free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           3778         381         165           6        3231        3139
Swap:          3071           6        3065

四、文件系統使用

 1.創建文件系統工具: mkfs
      mkfs.ext2;  mkfs.ext3; mkfs.ext4; mkfs.xfs;
   查看文件系統類型:  blkid device;
   mke2fs命令
     mke2fs [OPTIONS] device
       -t {ext2|ext3|ext4}
       -b {1024|2048|4096}
       -L  LABEL卷標
       -j  創建日志功能文件系統ext3
       -i # 多少個字節一個inode
       -N # 創建inode的總數
       -m # 預留空間，百分表
       -O [^] 以指定的特性創建目標文件系統；

練習：創建一個1G的分區，并格式化為ext4文件系統。要求：
（1）block大小為2048，預留空間20%，卷標為MYDATA，

[root@localhost tmp]# fdisk /dev/sde  
        Command (m for help): n
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): p
Partition number (1-4, default 1): 1
First sector (2048-4194303, default 2048): 
Using default value 2048
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-4194303, default 4194303): +1G
Partition 1 of type Linux and of size 1 GiB is set
Command (m for help): w
The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.
root@localhost tmp]# mke2fs -t ext4 -b 2048 -L MYDATA -m 20 /dev/sde1
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem label=MYDATA
OS type: Linux
Block size=2048 (log=1)
Fragment size=2048 (log=1)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
65536 inodes, 524288 blocks
104857 blocks (20.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=268959744
32 block groups
16384 blocks per group, 16384 fragments per group
2048 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
        16384, 49152, 81920, 114688, 147456, 409600, 442368
Allocating group tables: done                            
Writing inode tables: done                            
Creating journal (16384 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

  2.文件系統掛載與卸載  

掛載與卸載： mount umount
    根文件系統外的其它文件系統，要想能夠被訪問到，都必須通過‘關聯’至根文件系統上的某個目錄來實現，
  此‘關聯’操作即‘掛載’，此目錄即為掛載點。
    掛載點： mount point 用于作為另一個文件系統的訪問入口
       (1): 事先存在；
       (2): 應用使用未被或或不會被其它目錄進程使用的目錄；
       (3): 掛載點下原有的文件建會被隱藏；
        思考一個問題：將一個裝有linux系統的磁盤(根文件系統A)接到另一臺linux系統(B)的設備上，然后掛載在B系統一個目錄下，
            B上的某用戶(root或者普通用戶)對A文件的讀寫執行權限？

          mount [-fnrsvw] [-t vfstype] [-o options] device dir
             -r：  只讀
             -w：  讀寫(默認選項)
             -n：  禁止同步(默認情況下，設備掛載與卸載都同步到/etc/mtab中)
             -t --vfstype：  指定文件類型
             -L --LABEL： 以label方式指明設備
             -U --UUID ： 以uuid方式指明設備
             -o ： 自動掛載所有支持自動掛載的設備
                sync/async： 同步/異步
                atime/noatime： 是否更新其訪問的時間戳
                diratime/nodiratime： 只針對目錄時間戳
                remount： 重掛
                acl： 支持使用acl功能
                  #mount -o acl device dir
                  #mount -o alc device
                ro：只讀
                rw：讀寫
                exec/noexec  是否允許運行此設備上的文件  
      使用技巧：mount --bind 源目錄 目標目錄，  可以實現將目錄綁定至另一個目錄上，作為其臨時訪問入口。

      查看當前系統所有已掛載設備：
      # mount
      # cat /etc/mtab
      # cat /proc/mounts

        umount [-dflnrv] {dir|device}...
             正在被進程訪問的掛載點無法被卸載
      查看被何進程使用：
      #lsof mount_point
      #fuser -v mount_point
 
[root@localhost /]# fuser -v /dev/sde1
USER        PID ACCESS COMMAND
/dev/sde1:    root     kernel swap  /dev/sde1

3.除根文件以為的其它文件開機自動掛載

  /etc/fstab

UUID=795d1641-c4f8-4f72-911b-6eedfe2ac733 /          xfs     defaults        0 0
UUID=ecde1354-5470-4692-bc2b-9cc94bd3b11c /boot        xfs     defaults        0 0
UUID=ad488060-c1c6-4871-a8e2-228de0b90457 swap         swap    defaults        0 0

        (1)要掛載的設備：設備文件，LABEL，UUID，偽文件系統
        (2)掛載點,swap類型的掛載點為swap
        (3)文件系統類型
        (4)掛載選項
        (5)轉儲頻率，0從不，1每天，2每隔一天
        (6)自檢次序

接上面的練習：
   （2) 掛載至/mydata目錄，要求掛載時禁止程序自動運行，且不更新文件的訪問時間戳。
   （3）可開機自動掛載。

[root@localhost mydata]# mount -o noatime noexec -L MYDATA /mydata   ---錯誤，o后面的參數以，分隔
[root@localhost mydata]# mount -o noatime,noexec -L MYDATA /mydata
[root@localhost /]# vim /etc/fstab 
UUID=795d1641-c4f8-4f72-911b-6eedfe2ac733 /      xfs     defaults        0 0
UUID=ecde1354-5470-4692-bc2b-9cc94bd3b11c /boot    xfs     defaults        0 0
UUID=ad488060-c1c6-4871-a8e2-228de0b90457 swap    swap     defaults        0 0
LABEL=MYDATA                /mydata   ext4     defaults        0 0

感謝各位的閱讀，以上就是“Linux磁盤分區及文件系統管理”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對Linux磁盤分區及文件系統管理這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！