发布日期: 2023-08-30

更新日期: 2023-09-22

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磁盘 Disk

名词：
- DISK 磁盘、硬盘
- Platter 盘片
- Platter Surface 片面
- Sector 扇区
- Track 磁道
- Head 磁头
- Cylinder 柱面
磁盘作用：存储数据
种类：机械硬盘、固态硬盘
- 根据接口分类：
  - SATA，串口ata硬盘（支持热插拔和热交换）
  - SAS，串行连接SCSI，是新一代的SCSI技术
    
    （主要用于企业级服务器和存储系统。支持热插拔功能）
  - SCSI，小型计算机系统专用接口
  - NVMe（基于PCIe基于PCIe总线，主要用于ssd）
  - pcie
  - M.2 是指一种固态硬盘的尺寸，包含 SATA 和 NVMe 两种类型

磁盘设备

hd[a-t] #IDE设备

sd[a-z] #SCSI设备

fd[0-7] #软盘驱动设备

md[0-32] #软RAID设备

loop[0-7] #本地回环设设备

lp[0-3] #打印机设备

mem #内存设备

null #空设备，也称为黑洞，任何写入的数据都将被丢弃

zero #零资源设备，任何写入的数据都将被丢弃

full #满设备，任何写入的数据都将失败

tty[0-63] #虚拟终端设备

random #随机数设备

urandom #随机数设备

port #存取I/O端口

GB，gigabyte，数据信息计量单位，十进制的容量单位，1000
GiB，gibibyte，硬盘存储的一个单位，二进制的容量单位，1024

分区格式：mbr，guid（gpt）
步骤：先分区，格式化选择文件系统，挂载

简而言之

磁盘、分区、分区表、文件系统，格式化之间关系理解
- 一个磁盘（好比一个衣柜ssd,hdd），要先分区（分成几个块，哪一块放什么mbr,gpt），然后格式化（清理干净）然后选择文件系统（衣服怎么放，叠起来还是卷起来ext4,ntfs），挂载目录（给对应区域写上标签），最后正常使用文件（放衣服）
- 先fdisk/parted分区，再针对分区mkfs格式化为某种文件系统，然后挂载
linux一切皆文件
- linux采用文件夹模式，在linux中，新的硬盘加入也是以文件夹的方式挂载到主分区

文件系统

定义并实现了数据在存储介质上的组织方式和结构，以及如何被访问，那组织的⽅式不同，就会形成不同的⽂件系统

一言以蔽之

* FAT32格式兼容性好，但不支持4GB以上的文件

* NTFS格式支持大容量文件和超大分区，但对闪盘芯片有伤害(SSD和U盘同为闪存，但SSD还是用NTFS格式好)

* exFAT格式是最适合windows U盘的

* 如果你经常需要在Linux和Windows上用U盘互相传文件，而且Linux核心版本又比较低，推荐还是FAT32,不考虑兼容使用exFAT。(用FTP或者SCP不香吗？)


* 在linux上，一般情况下最好使用ext4文件系统，因为其向后兼容性很好，你可以把ext2、ext3的文件系统按照ext4挂载。并且ext4可以有效减少碎片，对于SSD和HDD硬盘是很好的选择。

FAT32

文件分配表，是采用32位二进制数记录管理的磁盘文件管理方式
优点：是稳定性和兼容性好，且维护方便
缺点：安全性差，且最大只能支持32GB分区，单个文件也只能支持最大4GB。
其他：fat、fat16

NTFS

WINdowsNT 和高级服务器网络操作系统环境的文件系统，并且 NTFS 是一个日志文件系统，这意味着除了向磁盘中写入信息，该文件系统还会为所发生的所有改变保留一份日志。
NTFS 设计初衷是提供比 FAT32 更高的可靠性，并消除 FAT32 文件系统容量限制。它除了支持更大的分区和文件、更节约硬盘空间外，还提供了 FAT32 文件系统不能提供的长文件名、压缩分区、事件追踪、文件索引、高容错性、数据保护和恢复以及加密访问等功能
在发生错误的时候很快恢复正常，而且不会丢失任何数据。
针对传统机械硬盘而设计的。它采用了一种日志式的文件系统，需要频繁记录磁盘的详细读写操作，会给U盘或 SSD 这类储介质带来额外的负担。比如同样存取一个文件或目录，NTFS 分区格式的读写次数就比 FAT32 多得多，因此理论上使用NTFS格式分区的U盘寿命更短。

exFAT

既弥补了 FAT32 的局限性和缺点，又没有 NTFS 那些会影响U盘寿命的功能
分区大小和支持的单个文件大小最大可达16EB，存储单位灵活最小为0.5KB，最高可达32MB，空间利用率更高

ext4

日志文件系统、第四代扩展文件系统，表结构
支持单个文件的大小高达16TB，支持不同分区上以不同方式存储数据的功能，支持文件虚拟化，空间回收
其他：ext2、ext3

XFS

centos7默认
64 位高性能日志文件系统，树结构
单个、最大支持8EB，支持并行IO操作，RAID上的扩展性更好，多线程并行读写时比Ext4有优势

Btrfs

B-Tree File System的缩写，可以读作“butter fs”或“b-tree fs”

tmpfs

临时文件系统，是一种基于内存的文件系统
devtmps
- 设备文件系统，它将其所有文件保存在虚拟内存中。所有内容都是临时的
  - 根路径在/dev

vfs

虚拟文件系统
vfat 虚拟文件分配表，是作为FAT文件系统的一种扩展。

分区

分区（分盘），划分磁盘空间，对磁盘划分逻辑边界，提升安全性和利用率
- 比一个衣柜，划分成多个分区，第一分区用来放内衣袜子，第二分区用来存放上衣，第三分区用来存放裤子，放袜子的区域乱了不影响其他区域
分区建议：新手直接默认分区，除了SWAP分区外，其他分区的文件系统一律选择ext4类型,设备类型默认选LVM
- 一般至少三个分区：/，/boot，swap
必须的分区
- boot分区：
作用：引导分区，包含了系统启动的必要内核文件，即使根分区顺坏也能正常引导启动一般这些文件所占空间在200M以下，

分区建议：分区的时候可选100M-500M之间,如果空间足够用，建议分300-500M。避免由于长期使用的冗余文件塞满这个分区。

分区格式：建议ext4，按需求更改
- /分区（根分区）：
作用：所有的文件都从这里开始，类似于Windows c盘，如果有大量的数据在根目录下（比如FTP等）可以划分大一点的空间

分区建议：建议15G以上。看需求，根分区和home分区的大小，主要占空间在哪儿就在那里分大容量

分区格式：建议ext4，按需求更改
- swap分区：
作用：类似于Windows的虚拟内存，在内存不够用时占用硬盘的虚拟内存来进行临时数据的存放，而对于linux就是swap分区

分区建议：建议是物理内存大小的2倍，比如你电脑是4G的物理内存，swap分区可以是8G

　　分区格式：swap格式
可选的分区
- home分区
　　作用：存放用户数据，HOME的结构一般是 HOME/userName/userFile，如果不分则默认在/目录下
　　分区建议：如果用户数据多可以将此分区适当增大，参考“根分区”；一般硬盘的主要容量几乎都在Home分区和根分区下
　　分区格式：建议ext4，按需求更改
- var分区
　　作用：用于log日志的文件的存放，如果不分则默认在/目录下

　　分区建议：如果linux用于服务器或者经常做日志分析，请划分var分区，避免日志文件不断膨胀塞满导致根分区而引发问题。

　　分区格式：建议ext4，按需求更改

swap 交换分区管理

swap是硬盘的一个特殊分区，让读取快一点，一般存储热点数据，windows称为虚拟内存
当内存不够的时候，才申请swap空间，只要空间足够，就不需要swap空间

LVM 逻辑卷

LVM(Logical Volume Manager)逻辑卷管理，它是建立在物理存储设备之上的一个抽象层，允许你生成逻辑存储卷，将一个或多个硬盘的分区在逻辑上集合，相当于一个大硬盘来使用，当硬盘的空间不够使用的时候，可以继续将其它的硬盘的分区加入其中，这样可以实现磁盘空间的动态管理，相对于普通的磁盘分区有很大的灵活性

传统的文件系统是基于分区的，一个文件系统对应一个分区

1.不同的分区相对独立，无相互联系，各分区空间很易利用不平衡，空间不能充分利用；

2.当一个文件系统/分区已满时，无法对其扩充，只能采用重新分区/建立文件系统，非常麻烦；或把分区中的数据移到另一个更大的分区中；或采用符号连接的方式使用其它分区的空间。

3.如果要把硬盘上的多个分区合并在一起使用，只能采用再分区的方式，这个过程需要数据的备份与恢复。

传统文件系统：/dev/sda、/dev/sda1

lvm：

显示：/dev/mapper/vg name - lv name，永久自动挂载的时候也要这样写

表达：/dev/ikun/ikunlv
PD按照一定大小格式化为多个PE，多个PE共同组成PV，PV管理着PE

多个PV共同组成VG，实际上就是VG管理所有的PE，相当于一个池子

LV就相当于分区，按需VG从中增删PE，达到扩容或缩减
- 比如：
  
  新增磁盘sdc，格式为3个PE并加入VG，当LV需要扩容的时候，直接从VG中添加PE即可

# 创建LVM

#例：
	1# 在sdb和sdc上分别建立一个主分区作为pv
		sdb1、sdc1
		
	2# 将之格式化为PV
		输入： pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdc1
		显示： Physical volume "/xxx" successfully created.
		
	3# 查看pv
		输入： pvdisplay，显示详细信息
		显示： "/xxx" is a new physical volume of "xxx.00 GiB"

		输入： pvs，显示信息
		显示： PV  VG   Fmt  Attr   PSize   PFree 
		
	4# 创建VG，将pv加入其中
		输入：vgcreate 卷名 pv
			    vgcreate ikun /dev/sdb1 /dev/sdc1
		显示：Volume group "ikun" successfully created
		
	5# 查看vg
		输入：vgdisplay 或者 vgs 
		显示：重点信息  
			VG Name               ikun 
			Format                lvm2
			VG Size               1.95 TiB
			Free  PE / Size       511998 / 1.95 TiB

	6# 基于vg创建lv
		输入：
			# 指定大小
			lvcreate -L 950G -n ikunlv ikun  //从vg ikun中创建950G的lv ikunlv
			
			# 指定百分比，创建空闲空间百分之八十大小
			lvcreate -L 80%Free -n ikunlv2 ikun
			参数：
				-L 后面是要分给LV的大小
				-n 创建的LV名称
		显示：
			 Logical volume "ikunlv" created.
			 
	7# 查看
		输入：lvdisplay 或 lvs
		
	8# 调整
		修改大小，删除，必须先取消挂载
		
		扩容：
			1、在现有的空间上增加指定的大小
			lvextend -L +20G /dev/ikun/ikunlv2
			
			2、将现有空间增加到多少
			lvextend -L 700G /dev/ikun/ikunlv2
		
		缩减：
			减少lv空间的操作是有风险的，确认空间使用量、剩余空间量，操作之前一定要做好备份，以免数据丢失。
			操作顺序是：检查文件系统，减少文件系统大小，减少lv大小。
			命令依次为：
				e2fsck -f /dev/ikun/ikunlv2   强制检查文件系统总大小、已使用大小，必备！
				resize2fs /dev/ikun/ikunlv2 300G     减少到300G
				lvreduce -L 300G /dev/ikun/ikunlv2  减少到300G
		删除：
			lvremove 、vgremove 、pvremove
		
		tips：
			查看：对应信息pvs、vgs、lvs，扫描scan、详细信息display
			创建：create
            移除：remove
			扩展：extend（除pv）
			减少：reduce（除pv）
		
	9# 正常格式化、挂载
		blikd，可以查看UUID，文件系统类型
		永久自动化挂载的时候建议使用 UUID，如果非要路径挂载
注意：
	显示：/dev/mapper/vgName-lvName，永久自动挂载（/dev/mapper/ikun-ikunlv）	
	表达：/dev/ikun/ikunlv   临时挂载

分区表

记录了磁盘上每个分区的位置、大小和类型等信息，有 mbr格式，guid格式（gpt格式）
对应的分区模式要选择对应的引导模式，根据自己需求，再bios中选择对应的引导模式，大于2t只能选择guid引导，读不到那么大的容量
mbr分区
- 启动时，引导模式为 Legacy（bios）
- 最大只能支持2 TB 的硬盘空间，linux中显示 dos
- 主分区：最多划分4个，1-4，在其基础之上可以划分扩展分区，
- 扩展分区：5-16，共12个，
- 一共划分16个分区（4主12扩展），一般是主分区+扩展分区（扩展分区中创建逻辑分区）
  - 主分区：
    
    不可以再进行二次分区。可以用来引导、启动操作系统
    
    主分区可以直接建立文件系统，存储数据
  - 扩展分区：
    
    不允许直接格式化，只能格式化主分区和逻辑分区
    
    本身不承载空间。主要就是增加分区数量
    不能创建文件系统，可以划分逻辑分区
  - 逻辑分区：可以创建文件系统，存放数据，逻辑分区的数量没有限制
guid分区
- 启动时，引导模式为 uefi
- 主备模式，主区Primary ，备区Secondary
- 分区数量几乎没有限制，每一个分区都可以独立存在，没有扩展分区、逻辑分区的概念，即所有分区都是主分区。

格式化

对硬盘或存储设备进行初始化，清除存储设备上的所有数据

一般过程

先格式化文件系统

mkfs.xfs /dev/sdXXX

参数：
	-f，强制格式化

关闭文件自检系统

tune2fs


[root@localhost tmp]# tune2fs -c -1 /dev/sda1
tune2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Setting maximal mount count to -1

挂载

linux中一切都是文件，挂载就是把目录和文件关联起来，访问此目录就等同于访问此文件，否则能看见文件，但是命令找不到文件
挂载操作会使得原有目录中文件被隐藏，因此根目录以及系统原有目录都不要作为挂载点，会造成系统异常甚至崩溃，挂载点最好是新建的空目录。（linux上的文件夹就是挂载点）
一个路径挂载一个物理磁盘，就不能在这个路径下挂载其他新的物理磁盘，路径与硬盘挂载1：1关系

【 mount 要挂载的设备挂载点】

将指定的文件挂载到指定的目录

-l  显示系统的所有挂载信息
-t  指定设备的文件系统类型，否则mount自动选择文件系统类型
-o  添加挂载的功能选项
-r  挂载后设备只读
-w  允许读写操作，rw权限

# 一般流程
mkdir /test # 新建空目录作为挂载点
mount /dev/sda1 /tmp/test # 挂载
df -h # 查看挂载

手动挂载的分区，不具有永久性，系统重启后，挂载就会失效

开机自动挂载
编辑 /etc/fstab 文件
一般先用blkid，看设备的UUID，然后用UUID挂载在新建空白目录下

#<file system>  <mount point>   <type>  <options>  <dump>  <pass>
                                         defaults   0       0

【 umount 挂载点】

取消挂载

[root@localhost tftTest1]# mount /dev/sda1 /tmp/tftTest1   # 挂载设备sda1到挂载点tftTest1
[root@localhost tmp]# lsblk -f    # 查看
lsblk: dm-3：获取设备路径失败
NAME      FSTYPE      LABEL UUID                                   MOUNTPOINT
sda                                                                
├─sda1    xfs               bb9996f9-83e5-491b-87d8-9cc5efe9c7b4   /tmp/tftTest1

[root@localhost tmp]# cd tftTest1 # 进入挂载点，查看磁盘设备内的文件
[root@localhost tftTest1]# ls
aoligei.txt
[root@localhost tftTest1]# cd ..   # 退出目录
[root@localhost tmp]# umount /tmp/tftTest1    # 取消挂载
[root@localhost tmp]# cd tftTest1
[root@localhost tftTest1]# ls    #看不到文件


挂载点相当于给这个分区装了个门，让我们能够进出、访问

磁盘

磁盘 Disk

简而言之

文件系统

FAT32

NTFS

exFAT

ext4

XFS

Btrfs

tmpfs

vfs

分区

swap 交换分区管理

LVM 逻辑卷

分区表

格式化

挂载

相关命令