Linux 筆記 - 第六章 Linux 磁盤管理

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1、前言

1.1 硬盤

硬盤通常分爲 IDE 硬盤、SCSI 硬盤和 SATA 硬盤。在 Linux 中，IDE 接口的設備被稱爲 hd，SCSI 和 SATA 接口的設備則被稱爲 sd。第一塊 硬盤被稱做 sda，第2塊被稱做 sdb，以此類推。Linux 規定，一塊硬盤上只能存在 4 個主分區，分別被命名爲 sda一、sda二、sda3 和 sda4。邏輯分區則從 5 開始標識，每多一個邏輯分區，就在末尾的分區號上加 1。邏輯分區理論上沒有數量限制。正是因爲 Linux 系統中最多隻能建立 4 個主分區，因此當你想多建立幾個分區時，那麼就應該在建立完第 3 個分區後，建立第四個分區時選擇擴展分區，而後，在擴展分區中，再建立邏輯分區，擴展分區並非真正的分區，而只是概念上的分區，邏輯分區纔是實際的分區，且一塊硬盤上最多隻能建立一個擴展分區，邏輯分區理論上沒有數量限制。

通常來講，每一個系統都須要一個主分區來引導。每一個分區中存放着引導整個系統所必須的程序參數。在 Windows 環境中常說的 C 盤就是一個主分區，它是硬盤的第一個分區，在 Linux 下被稱爲 sda1。Windows 中的 D、E、F 等屬於邏輯分區，對應於 Linux 下的 sda五、sda六、sda7……。操做系統主體能夠安裝在主分區，也能夠安裝在邏輯分區，但引導程序必須安裝在主分區內。

綜上，硬盤分區表 64byte，共分爲4組記錄區，每一組記錄區記錄了該區段的起始與結束的磁柱號碼，這四組記錄就是主要（primary）分區或擴展（extended）分區，因此主要分區加上擴展分區最多隻能有四個。因爲操做系統（包括 Linux、Windows）的限制，擴展分區最多隻能有一個，因此一塊磁盤最多能夠分爲 3 個主分區加 1 個擴展分區，擴展分區的目的是使用額外的扇區來記錄磁盤分割信息，擴展分區自己不能格式化。邏輯（logical）分區是由擴展分區持續切割出來的，做爲數據存儲的分區是主要分區和邏輯分區。邏輯分區的數量依操做系統不一樣而不一樣，在linux中，IDE硬盤最多有 59 個邏輯分區（/dev/hda5到/dev/hda63）,SATA硬盤則最多有11個邏輯分區（/dev/sda5 到 /dev/sda15）。

 

1.2 文件系統

Windows 系統格式化硬盤時會指定格式爲 FAT32 或者 NTFS，而 Linux 常見的文件系統格式有 Ext二、Ext3 或者 Ext4 等。Ext3 比 Ext2 多了日誌功能，能夠跟蹤記錄文件系統的變化，並將變化內容寫入日誌。當系統崩潰以後，就能夠利用日誌恢復文件系統，在很大程度上避免了數據的丟失。當系統崩潰以後，就能夠利用日誌恢復文件系統，在很大程度上避免了數據的丟失。Ext4 支持的最大文件系統容量和單個最大文件大小比 Ext3 都要大。ReiserFS 是 SuSE 默認的文件系統。swap 是交換分區，能夠理解爲虛擬內存。實際內存不夠時，操做系統從內存中取出一部分暫時不用的數據，放在交換分區中。Windows 不會爲 swap 單獨劃分一個分區，而是使用分頁文件實現相同的功能。如何將 NTFS 格式的分區掛載到 Linux 下呢，咱們能夠經過安裝 ntfs-3g 軟件包來解決這個問題。

1.3 設備文件

/dev 是全部設備文件所在的目錄，設備文件格式爲 /dev/xxyN。其中，xx：標明分區所在設備的類型，如 hd（IDE 硬盤）或 sd（SCSI 硬盤）；y：標明分區所在的設備，如 /dev/hda（第一個 IDE 硬盤）或 /dev/sdb（第二個 SCSI 硬盤）；N：這個數字表明分區，前四個分區（主分區或擴展分區）是用數字從1排列到4，邏輯分區從5開始。

2、查看磁盤或者目錄的容量

2.1 查看磁盤的容量命令 df -h

df - report file system disk space usage，能夠查看已掛載磁盤的總容量、使用容量和剩餘容量等。不加選項時，默認單位爲 KB。主要選項有 -i、-h、-T、-k 和 -m。其中 -i 表示查看 inodes 使用情況；-T 能夠查看文件系統類型；-h 最經常使用，表示使用合適的單位顯示容量，系統會自動判斷；-k 和 -m 分別表示以 K 和 M 爲單位顯示容量。經常使用格式爲： df -h [Filesystem]，若是不添加具體的 Filesystem 名稱，那麼會列出系統全部的分區 。

[root@ryan ~]# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda3        19G  1.6G   16G   9% /
tmpfs           931M     0  931M   0% /dev/shm
/dev/sda1       190M   35M  145M  20% /boot
/dev/sr0        3.7G  3.7G     0 100% /mnt/cdrom

第1列爲分區的名字，第2列爲該分區的總容量，第3列爲已使用容量，第4列爲剩餘容量，第5列爲已使用容量的百分比，第6列爲掛載點。

[root@ryan ~]# df -hT
Filesystem     Type     Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda3      ext4      19G  1.6G   16G   9% /
tmpfs          tmpfs    931M     0  931M   0% /dev/shm
/dev/sda1      ext4     190M   35M  145M  20% /boot
/dev/sr0       iso9660  3.7G  3.7G     0 100% /mnt/cdrom

其中，/dev/shm 爲內存掛載點，tmpfs 是 Linux/Unix 系統上的一種基於內存的文件系統，tmpfs 可使用您的內存或 swap 分區來存儲文件。iso9660 爲光盤的文件系統類型。

2.2 查看目錄或文件所佔磁盤空間的大小命令 du -sh

du - estimate file space usage，用於查看目錄或文件所佔磁盤空間的大小，默認單位爲 KB。格式爲 du [-abckmsh] [文件或者目錄名]，主要選項有 -a、-b、-k、-m、-h、-c、-s。-a 表示列出所有文件和目錄的大小，不然只會列出目錄（包含子目錄）的大小，而不包含文件的大小；-b、-k、-m 分別表示以 byte、KB、MB爲單位輸出；-h 表示系統自動調節單位；-c 表示最後加總；-s 表示只列出總和。經常使用格式爲 du -sh filename。

[root@ryan ~]# du -sh /opt
1.1G    /opt

綜上，統計磁盤分區（即文件系統）的容量大小命令爲：df -h；統計文件的實際內容大小命令爲：ls -lh；統計目錄或者文件佔用磁盤空間的大小命令爲：du -sh。

3、磁盤的分區

新的磁盤在使用以前須要先分區，語法格式爲： fdisk [-l ] [設備名稱]，可是 fdisk 只能劃分小於 2TB 的分區，若是要劃分大於 2TB 的分區，則須要使用 GPT 分區格式，可利用 parted 命令來完成分區。無論使用哪一種分區程序，咱們在 Linux 上給新硬盤創建分區時都要遵循如下的順序：創建主分區 → 創建擴展分區 → 創建邏輯分區 → 指定文件系統類型，格式化全部分區 → 掛載。

[root@ryan ~]# fdisk -l

Disk /dev/sda: 21.5 GB, 21474836480 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 2610 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x0008da69

Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *           1          26      204800   83  Linux
Partition 1 does not end on cylinder boundary.
/dev/sda2              26         157     1048576   82  Linux swap / Solaris
Partition 2 does not end on cylinder boundary.
/dev/sda3             157        2611    19717120   83  Linux

[root@ryan ~]# fdisk -l /dev/sda2

Disk /dev/sda2: 1073 MB, 1073741824 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 130 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00000000

進入分區模式：

按 m 進入分區菜單：

上面經常使用的幾個菜單項：

d 刪除一個分區；
l 打印分區類型對應的 ID 號；
n 添加一個分區；
p 打印分區表；
q 不保存退出；
w 保存退出。

4、磁盤格式化

磁盤分區好以後，還不能使用，須要對每個分區進行格式化，其實就是安裝文件系統。如 Windows 下有 Fat32 和 NTFS，CentOS 下有 ext二、ext三、ext4 等。

經過查看 /etc/filesystems 文件列出當前系統所支持的全部文件系統類型：

[root@ryan ~]# cat /etc/filesystems
ext4
ext3
ext2
nodev proc
nodev devpts
iso9660
vfat
hfs
hfsplus

可使用 mke2fs、mkfs.ext二、mkfs.ext3 和 mkfs.ext4 等命令，對分區進行格式話，建議使用 mke2fs 命令，由於它的選項比較多，能夠分紅 ext二、ext三、ext4 的格式。經常使用選項有：-b 指定分區時設定每一個數據區塊佔用的空間大小，默認爲 4096 bytes，即 4K；-L 預設該分區的標籤（Label）；-t 用來指定文件系統的類型，如 ext二、ext三、ext4。如 mke2fs -t ext4 /dev/sdb5

命令 e2label 用於查看或修改分區的標籤。

5、掛載/卸載磁盤

磁盤分區，而後格式化，此時磁盤已是一個塊設備文件，類型爲 b，可是如今還不能直接在該磁盤分區中寫入數據，而是先創建一個掛載點，掛載點是以目錄的形式出現的。若是掛載點不存在，須要先手工建立掛載點，而且掛載點（目錄）下必須是個空目錄。若是不是空目錄，一旦掛在了新的分區，該目錄下之前的數據就看不到了，除非卸載該分區。

5.1 掛載磁盤

mount - mount a filesystem，掛載一個文件系統，若是不加任何選項，直接運行 mount 命令，則顯示系統全部分區，掛載點，分區文件系統類型等信息：

[root@ryan ~]# mount
/dev/sda3 on / type ext4 (rw)
proc on /proc type proc (rw)
sysfs on /sys type sysfs (rw)
devpts on /dev/pts type devpts (rw,gid=5,mode=620)
tmpfs on /dev/shm type tmpfs (rw,rootcontext="system_u:object_r:tmpfs_t:s0")
/dev/sda1 on /boot type ext4 (rw)
none on /proc/sys/fs/binfmt_misc type binfmt_misc (rw)
/dev/sr0 on /mnt/cdrom type iso9660 (ro)

經常使用選項還有 -a、-t 和 -o。-a 會掛載 /etc/fstab 中出現的全部磁盤分區；-t 選項用來指定掛載的分區類型，默認不指定會自動識別；-o 選項用來指定掛載的分區有哪些特性，即 /etc/fstab 配置文件中第 4 列的信息。如

[root@ryan ~]# mount /dev/sdb5 /newfolder

表示將分區 /dev/sdb5 掛載到 /newfolder 下，一般第一個參數能夠是文件系統，LABEL 或 UUID。

5.2 /etc/fstab 配置文件

此配置文件中顯示了系統啓動時須要掛載的各個分區。

[root@ryan ~]# cat /etc/fstab

#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Sun Nov 12 07:40:10 2017
#
# 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
#
UUID=3974d6b2-aa5c-4a43-a296-bf3dc70654e9 /                       ext4    defaults        1 1
UUID=49d563ca-1c80-47bd-8721-ac2323568655 /boot                   ext4    defaults        1 2
UUID=796cdd24-f311-407c-9fa8-e272e5b5fd66 swap                    swap    defaults        0 0
tmpfs                   /dev/shm                tmpfs   defaults        0 0
devpts                  /dev/pts                devpts  gid=5,mode=620  0 0
sysfs                   /sys                    sysfs   defaults        0 0
proc                    /proc                   proc    defaults        0 0

第1列是分區的表示，能夠寫分區的 Label、分區的 UUID、也能夠寫分區名（/dev/sda1）；第2列是掛載點；第3列分區的格式；第4列是 mount 的一些掛載參數，通常狀況下，直接寫 defaults 便可；第5列的數字表示是否被 dump 備份，1表示備份，0表示不備份；第6列的數字表示開機時是否自檢磁盤，1和2都表示檢測，1比2優先級高，0表示不檢測。

也能夠將須要掛載的命令寫入 /etc/rc.local（此爲軟連接，實際指向 /etc/rc.d/rc.local 文件），系統啓動最後會執行這個文件中的命令，這也就是讓一些操做行爲隨系統啓動而自動執行。

5.3 命令 blkid

blkid - command-line utility to locate/print block device attributes，獲取分區的惟一標識 UUID，它是真正的惟一標誌符，格式爲：blkid [filesystem]。

[root@ryan ~]# blkid
/dev/sda3: UUID="3974d6b2-aa5c-4a43-a296-bf3dc70654e9" TYPE="ext4"
/dev/sda1: UUID="49d563ca-1c80-47bd-8721-ac2323568655" TYPE="ext4"
/dev/sda2: UUID="796cdd24-f311-407c-9fa8-e272e5b5fd66" TYPE="swap"

5.4 卸載磁盤

umount - unmount file systems，卸載文件系統，這個命令後能夠跟掛載點，也能夠跟分區名（如 /dev/hdb1），可是不能夠跟 LABEL 和 UUID。若是遇到不能卸載的狀況，能夠跳轉到其餘目錄，或者使用 umount -l 選項，表示延遲卸載。

6、關於 swap

swap 用來作虛擬內存，雖然 swap 沒法代替物理內存，但不可缺乏。swap 分區的做用是：當系統的物理內存不夠用的時候，就須要將物理內存中的一部分空間釋放出來，以供當前運行的程序使用。那些被釋放的空間可能來自一些很長時間沒有什麼操做的程序，這些被釋放的空間被臨時保存到 swap 空間中，等到那些程序要運行時，再從 swap 中恢復保存的數據到內存中。這樣，系統老是在物理內存不夠時，才進行 swap 交換。查看當前系統中是否已經啓用 swap 分區：cat /proc/swaps。
一般創建 swap 有兩種方法：1.創建 swap 分區；2.建立 swap 交換文件。運行速度：物理內存 > swap 分區 > swap 文件。當你的數據盤已經裝了不少內容，不方便從新規劃的話，也只好使用第二種方法，建立 swap 文件了。若是你只有一塊磁盤，並且磁盤已經裝了不少內容，因此就不可能再選擇對磁盤格式化來給磁盤分區了，而是選擇建立 swap 文件的方法。基本步驟是：創建 swapfile → 格式化爲 swap 格式 → 啓用該虛擬內存。使用 free 命令來查看內存的使用狀況，包括物理內存和虛擬內存， -m 選項表示以 MB 爲單位顯示。

[root@ryan ~]# free -m                   total       used       free     shared    buffers     cachedMem:          1861        200       1660          0          9         59-/+ buffers/cache:        131       1730Swap:         1023          0       1023