Linux磁盘知识,分区与文件系统

硬件设备在Linux系统中的表现
设备文件
I/O Ports: I/O设备地址
一切皆文件：
open(), read(), write(), close()
设备类型：
块设备： block，存取单位“块”，磁盘
字符设备： char，存取单位“字符”，键盘
设备文件：关联至一个设备驱动程序，进而能够跟与之对应硬件设备进行通信
设备号码：
主设备号： major number, 标识设备类型
次设备号： minor number, 标识同一类型下的不同设备

硬盘接口类型
并行：
IDE： 133MB/s
SCSI： 640MB/s
串口：
SATA： 6Gbps
SAS： 6Gbps
USB： 480MB/s
rpm: rotations per minute(转速)

设备文件
磁盘设备的设备文件命名： /dev/DEV_FILE
IDE: /dev/hd
SCSI, SATA, SAS, USB: /dev/sd
不同设备： a-z
/dev/sda, /dev/sdb, ...
同一设备上的不同分区： 1,2, ...
/dev/sda1, /dev/sda5

硬盘物理结构

硬盘存储术语
head：磁头
track：磁道
cylinder: 柱面
secotr: 扇区， 512bytes

使用分区空间
设备识别
设备分区
创建文件系统
标记文件系统
在/etc/fstab文件中创建条目
挂载新的文件系统

磁盘分区
为什么是分区？
优化I/O性能
实现磁盘空间配额限制
提高修复速度
隔离系统和程序
安装多个OS
硬盘分区
为什么是分区？
优化I/O性能
实现磁盘空间配额限制
提高修复速度
隔离系统和程序
安装多个OS

分区
两种分区方式： MBR， GPT
MBR: Master Boot Record， 1982年， 使用32位表示扇区数,分区不超过2T
如何分区：按柱面
0磁道0扇区： 512bytes
446bytes: boot loader
64bytes：分区表
16bytes: 标识一个分区
2bytes: 55AA
4个主分区； 3主分区+1扩展(N个逻辑分区)

MBR分区结构

GPT分区
GPT:GUID patition table 支持128个分区，使用64位，支
持8Z（512Byte/block ） 64Z （4096Byte/block）
使用128位UUID 表示磁盘和分区 GPT分区表自动备份在头
和尾两份，并有CRC校验位
UEFI (统一扩展固件接口)硬件支持GPT

GPT分区结构
EFI部分又可以分为4个区域： EFI信息区(GPT头)、分区表、 GPT分区、备份区域
管理分区
列出块设备
blkid
创建分区使用：
fdisk 创建MBR分区，也支持GPT，对于一块硬盘，最多只能管理15分区
gdisk 创建GPT分区
GNU parted 高级分区操作（创建、复制、调整大小等等）
partprobe－重新设置内存中的内核分区表版本
fdisk /dev/sdb
gfisk /dev/sdb
# fdisk -l [-u] [device...]
子命令：
p 分区列表
t 更改分区类型
n 创建新分区
d 删除分区
w 保存并退出
q 不保存并退出
分区工具fdisk和gdisk

同步分区表
查看内核是否已经识别新的分区：
# cat /proc/partations
通知内核重新读取硬盘分区表
新增分区用
partx -a -n M:N /dev/DEVICE
kpartx -a /dev/DEVICE -f: force
删除分区用
partx -d -n M:N /dev/DEVICE
centos6: –nr N-M
CentOS 5， 7: 使用partprobe
partprobe [/dev/DEVICE]

parted命令
parted的操作都是实时生效的，小心使用
用法： parted [选项]... [设备 [命令 [参数]...]...]
parted /dev/sdb mklabel gpt|msdos
parted /dev/sdb print
parted /dev/sdb mkpart primary 1 200 （默认M）
parted /dev/sdb rm 1
parted -l

文件系统
文件系统是操作系统用于明确存储设备或分区上的文件的方
法和数据结构；即在存储设备上组织文件的方法。操作系统
中负责管理和存储文件信息的软件结构称为文件管理系统，
简称文件系统。
从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组
织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的
系统。具体地说，它负责为用户建立文件，存入、读出、修
改、转储文件，控制文件的存取，安全控制，日志，压缩，
加密等。

文件系统类型
Linux文件系统: ext2, ext3, ext4, xfs（ SGI） , btrfs（
Oracle） , reiserfs, jfs（ AIX） , swap
swap: 交换分区
光盘： iso9660
Windows： fat32, ntfs
Unix: FFS（ fast） , UFS（ unix） , JFS2
网络文件系统： NFS, CIFS
集群文件系统： GFS2, OCFS2（ oracle）
分布式文件系统： ceph, moosefs, mogilefs, glusterfs,Lustre
RAW：未经处理或者未经格式化产生的文件系统

文件系统分类
根据其是否支持"journal"功能：
日志型文件系统: ext3, ext4, xfs, ...
非日志型文件系统: ext2, vfat
文件系统的组成部分：
内核中的模块： ext4, xfs, vfat
用户空间的管理工具： mkfs.ext4, mkfs.xfs,mkfs.vfat
Linux的虚拟文件系统： VFS
查前支持的文件系统： cat /proc/filesystems

创建文件系统
mkfs命令：
(1) # mkfs.FS_TYPE /dev/DEVICE
ext4
xfs
btrfs
vfat
(2) # mkfs -t FS_TYPE /dev/DEVICE
-L 'LABEL': 设定卷标

创建ext文件系统
mke2fs： ext系列文件系统专用管理工具
-t {ext2|ext3|ext4}
-b {1024|2048|4096}
&nbs