Linux磁盘和文件系统管理(1)_分区 格式化

Linux磁盘管理
硬盘：
机械式硬盘
SSD 固态硬盘

机械式：
track磁道
sector扇区: 最小的纹理存储单位，每个扇区大小为512bytes
cylinder柱面: 分区的基本单位；

硬盘第一个扇区 512bytes
MBR：Master Boot Record 硬盘主引导记录

MBR占 446 bytes: bootloader

分区表(pratition table) 占64bytes: filesystem allocation table
分区表中每16bytes 标识一个分区，所以主分区和扩展分区最多可以有4个；

2bytes：55AA 标志位，55AA表示生效，其他表示无效

磁盘接口类型：
IDE(ATA)：速度 133MB/s，/dev/hd
SCSI: 速度 640MB/s
SATA：速度 6Gbps
SAS：速度 6Gbps
USB：速度 480MB/s

识别硬盘设备：

各种接口的磁盘在linux中的文件命名，在centos6之后都命名为 :/dev/sd*
标记不同的硬盘设备：/dev/sd[a-z]
标记同一设备上的不同分区：/dev/sd[a-z][1-]
1-4:命名主或扩展分区标识
5+：逻辑分区标识

设备文件：特殊文件
设备号：
major,minor
major: 表示设备类型
minor: 同一类型下的不同设备
“块”：block，随机设备
“字符”：character，线性设备

GPT：GUIDPartition Table

磁盘管理
在linux系统中增加一块新磁盘，需要
1 对磁盘进行分区
2 对分区进行格式化，创建可用文件系统
3 创建挂载点，并且将其挂载

磁盘与目录的容量
df命令： 列出文件系统的整体磁盘使用情况 report file system disk space usage
语法： df [OPTION]... [FILE]...

选项：
-a：列出所有文件系统
-k或-m：以KB，MB的单位显示文件系统
-h：以易读的GB，ＭＢ，ＫＢ等格式显示
-i：不用硬盘容量，以inode的数量显示
-T ：显示分区文件系统类型

示例：

#列出文件系统整体磁盘使用情况
[root@localhost ~]# df
Filesystem     1K-blocks    Used Available Use% Mounted on
/dev/sda3        9947976  551432   8868160   6% /
devtmpfs          493016       0    493016   0% /dev
tmpfs             501580       0    501580   0% /dev/shm
tmpfs             501580    6792    494788   2% /run
tmpfs             501580       0    501580   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda2       20027216 1112520  17874312   6% /usr
/dev/sda1         194235   90696     89203  51% /boot
/dev/sda5        9947976   36976   9382616   1% /home

#显示文件系统各个分区格式
[root@localhost ~]# df -T
Filesystem     Type     1K-blocks    Used Available Use% Mounted on
/dev/sda3      ext4       9947976  551432   8868160   6% /
devtmpfs       devtmpfs    493016       0    493016   0% /dev
tmpfs          tmpfs       501580       0    501580   0% /dev/shm
tmpfs          tmpfs       501580    6792    494788   2% /run
tmpfs          tmpfs       501580       0    501580   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda2      ext4      20027216 1112520  17874312   6% /usr
/dev/sda1      ext4        194235   90696     89203  51% /boot
/dev/sda5      ext4       9947976   36976   9382616   1% /home

#
[root@localhost ~]# df -Th
Filesystem     Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda3      ext4      9.5G  539M  8.5G   6% /
devtmpfs       devtmpfs  482M     0  482M   0% /dev
tmpfs          tmpfs     490M     0  490M   0% /dev/shm
tmpfs          tmpfs     490M  6.7M  484M   2% /run
tmpfs          tmpfs     490M     0  490M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda2      ext4       20G  1.1G   18G   6% /usr
/dev/sda1      ext4      190M   89M   88M  51% /boot
/dev/sda5      ext4      9.5G   37M  9.0G   1% /home

Filesystem：表示各个分区，列出设备名
Type：文件系统格式
1k-blocks：1k表示下面数字的单位
Used：已用空间
Avail：可用空间
Use%：磁盘使用率
Mounted on：磁盘挂载点

du命令：统计目录所占容量
du [OPTION]... [FILE]...
参数：
-a：列出所有文件与目录容量
-h：以易读的容量单位KB，MB，GB显示
-s：列出总量
-S：不包含子目录下的总计
示例：

# 后面不加目录或文件名 默认分析当前所在目录
[root@localhost test]# du
4    ./testbash
28    .

[root@localhost test]# du -a
16    ./functions
4    ./testbash
4    ./test_vim
28    .

[root@localhost test]# du -h
4.0K    ./testbash
28K    .

[root@localhost test]# du -sh /etc/
22M    /etc/

[root@localhost test]# du -S
4    ./testbash
24    .

分区：分隔存储空间为多个小的空间，每个空间可独立使用文件系统；
分区工具：
fdisk,parted, sfdisk
fdisk工具的使用：
最多支持在一块硬盘上的15个分区；
fdisk DEVICE：DEVICE为设备文件名，后边不要加数字，因为分区是针对整个硬盘设备

分区管理子命令：
p: 显示当前分区表

n: 创建新分区

d: 删除指定分区

t: 修改分区ID
l: 列出所有支持分区类型及Id

w: 保存退出
q: 放弃修改并退出
m: 获取帮助

创建完成之后，查看内核是否已经识别新的分区：
#cat /proc/partitions
有三个命令可以让内核重读磁盘分区表：

CentOS5: partprobe [DEVICE]
CentOS6,7下命令:
partx
kpartx

partx命令：
partx DEVICE
partx -a DEVICE
登记某块盘上的所有分区信息，如果某个分区信息已有记录，就会报错
如果某磁盘上的分区信息都没有被记录，则安静完成。
partx -a -n M:N DEVICE 记录第M个到N个分区信息
M 读入第M个分区信息
M: 指定读入分区号的最小值
:N 指定读入 分区号的最大值

kpartx命令：从分区表建立设备映射

kpartx -af DEVICE
-a：添加分区映射

Linux文件系统管理
文件系统：
VFS：Virtual FileSystem

保证各种磁盘设备接口都可以使用

Linux：ext2, ext3,ext4, reiserfs, xfs, btrfs, swap

光盘：iso9660
Windows:fat32(vfat), ntfs
Unix:ffs, ufs, jfs, jfs2
网络文件系统：nfs,cifs
集群文件系统：ocfs2,gfs2
分布式文件系统：ceph,
moosefs,mogilefs, hdfs, gfs, glusterfs

(1)日志型文件系统
非日志型文件系统：ext2
日志型文件系统：ext3

(2)swap：交换分区
把硬盘当临时内存来使用

创建文件系统：
在分区上执行格式化(高级格式化)
要使用某种文件系统，满足两个条件：
内核中：支持此种文件系统
用户空间：有文件系统管理工具

创建工具：mkfs(make filesystem)
mkfs -t type DEVICE
mkfs.type DEVICE

mkfs [Tab][Tab] 查看mkfs支持的文件格式
mkfs.cramfs mkfs.ext3 mkfs.minix
mkfs.btrfs mkfs.ext2 mkfs.ext4 mkfs.xfs

ext系列文件系统的专用管理工具：
mke2fs -t {ext2|ext3|ext4} DEVICE
-b BLOCK: 1024, 2048, 4096 指定块大小；根据存储文件的大小决定块分配大小

-L 'LABEL': 设定卷标名称
-i #：给多大空间给一个inode
-N #：为此磁盘分区一共保留多少个inode

-m #：预留磁盘空间占据多大百分比的空间为后期管理使用

-c：检查磁盘错误，仅下达一次-c时，会进行快速读取测试
-j：相当于 mk2fs -t ext3; 本来mke2fs是ext2，加入journal成为ext3
-O feature[,...] 启用指定特性
has journal 启用日志功能

-O ^feature[,...] 关闭指定特性 /etc/mke2fs.conf 默认特性配置文件

blkid命令：定位并显示块设备属性 locate/print block device attributes

blkid DEVICE
查看 LABEL,UUID, TYPE

示例：

#查看磁盘状况 有一块/dev/sdb新磁盘
[root@localhost ~]# fdisk -l

Disk /dev/sda: 128.8 GB, 128849018880 bytes, 251658240 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x000c2314

Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *        2048      411647      204800   83  Linux
/dev/sda2          411648    41371647    20480000   83  Linux
/dev/sda3        41371648    61851647    10240000   83  Linux
/dev/sda4        61851648   251658239    94903296    5  Extended
/dev/sda5        61855744    82335743    10240000   83  Linux
/dev/sda6        82337792    86532095     2097152   82  Linux swap / Solaris
/dev/sda7        61853696    61855743        1024   83  Linux
/dev/sda8        86534144   107505663    10485760   83  Linux

Partition table entries are not in disk order

Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

#在新磁盘上创建新分区
[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb
Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).

Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.

Device does not contain a recognized partition table
Building a new DOS disklabel with disk identifier 0x3bb13419.

Command (m for help): n ------------------->创建新分区
Partition type:
p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free) ----> 选择创建主分区
e   extended -----------------------------------> 选择创建扩展分区
Select (default p): p -----------------------------> 创建主分区
Partition number (1-4, default 1): 1
First sector (2048-41943039, default 2048): ----->选择开始柱面 默认2048开始
Using default value 2048
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-41943039, default 41943039): +1024M
Partition 1 of type Linux and of size 1 GiB is set
Command (m for help): p ----------------------> 打印分区表信息
# 说明 上面创建分区大小有两种方式
#      1 输入开始柱面和结束柱面，决定分区大小
#      2 直接输入 +xx单位 分配分区大小

Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x3bb13419

Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048     2099199     1048576   83  Linux

Command (m for help): n
Partition type:
p   primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
e   extended
Select (default p): e -------------------> 创建扩展分区(最多创建一个扩展分区)
Partition number (2-4, default 2): 2
First sector (2099200-41943039, default 2099200):
Using default value 2099200
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2099200-41943039, default 41943039):
Using default value 41943039
Partition 2 of type Extended and of size 19 GiB is set

Command (m for help): n
Partition type:
p   primary (1 primary, 1 extended, 2 free)
l   logical (numbered from 5) --------->因为前面创建了扩展分区，所以有了逻辑分区
Select (default p): l
Adding logical partition 5
First sector (2101248-41943039, default 2101248): 512
Value out of range.
First sector (2101248-41943039, default 2101248):
Using default value 2101248
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2101248-41943039, default 41943039): +512M
Partition 5 of type Linux and of size 512 MiB is set

Command (m for help): p

Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x3bb13419

Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sdb2         2099200    41943039    19921920    5  Extended
/dev/sdb5         2101248     3149823      524288   83  Linux

Command (m for help): w
# 输入q 不保存操作，退出fdisk
# 输入w 将操作写入分区表
The partition table has been altered!

Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.

#查看分区信息
[root@localhost ~]# cat /proc/partitions
major minor  #blocks  name

8        0  125829120 sda
8        1     204800 sda1
8        2   20480000 sda2
8        3   10240000 sda3
8        4          1 sda4
8        5   10240000 sda5
8        6    2097152 sda6
8        7       1024 sda7
8        8   10485760 sda8
8       16   20971520 sdb
8       17    1048576 sdb1
8       18          1 sdb2
8       21     524288 sdb5
11        0     651264 sr0

#重读分区信息
[root@localhost ~]# partx /dev/sdb
NR   START      END  SECTORS SIZE NAME UUID
1    2048  2099199  2097152   1G
2 2099200 41943039 39843840  19G
5 2101248  3149823  1048576 512M

#磁盘格式化 mkfs 将刚才创建的sdb1 格式化为xfs 格式
[root@localhost ~]# mkfs -t xfs /dev/sdb1
meta-data=/dev/sdb1              isize=256    agcount=4, agsize=65536 blks
=                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
=                       crc=0        finobt=0
data     =                       bsize=4096   blocks=262144, imaxpct=25
=                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=0
log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2
=                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

#查看分区格式
[root@localhost ~]# blkid /dev/sdb1
/dev/sdb1: UUID="a7712c0d-6264-496e-8f6b-1da5b7da5939" TYPE="xfs"

#使用mkfs.ext4 DEVICE　格式化/dev/sdb5为ext4
[root@localhost ~]# mkfs.ext4 /dev/sdb5
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
32768 inodes, 131072 blocks
6553 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=134217728
4 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
32768, 98304

Allocating group tables: done
Writing inode tables: done
Creating journal (4096 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

#查看分区格式
[root@localhost ~]# blkid /dev/sdb5
/dev/sdb5: UUID="7ff064f9-49c8-466d-8d86-7f4eba5e353b" TYPE="ext4"

#ext系列文件系统的专用管理工具 创建分区
[root@localhost ~]# mke2fs -t ext4 -L 'test_mk2fs' /dev/sdb6
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem label=test_mk2fs
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
32768 inodes, 131072 blocks
6553 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=134217728
4 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
32768, 98304

Allocating group tables: done
Writing inode tables: done
Creating journal (4096 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

如有错误，敬请指正！
谢谢！