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简要概述磁盘相关概念

2017-07-31 11:15 916 查看

一。磁盘物理结构

磁盘是永久存储数据的物理介质

内部结构图如下（图片和物理结构引用自http://soysauce93.blog.51cto.com/7589461/1715655）：

磁头(head)数：每个盘片一般有上下两面，分别对应1个磁头，共2个磁头,实现数据的存取（也就是盘片正反面都能存储）
磁道(track)：当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道，从外边缘的0开始编号，根据磁化方向来存数数据0和1 （判断最外面的一圈就是0号磁道）
柱面(cylinder)：不同盘片的相同编号的磁道构成的圆柱面就被称之为柱面，磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的
扇区(sector)：每个磁道都别切分成很多扇形区域，每个磁道的扇区数量相同，每个扇区大小为512字节
圆盘(platter)：就是硬盘的盘片，为实现大容量，一般都是多个

硬盘的容量=圆盘数×磁道数×磁头数×扇区数×512（字节数）

二。磁盘逻辑结构

每台计算机拥有多个磁盘每个磁盘使用前必须分区即定义好文件的组织形式目前磁盘分区的两种格式为 MBR和GPT 分区是由逻辑快组成

每个快都是由1个或者多个扇区组成

1》MBR(Master Boot Record) 磁盘的开头部分定义分区表该分区表为 64字节每个分区的参数为16字节所以最多能

定义 64/16=4个分区 4个分区在window体现为 window磁盘盘符（CDEF） Linux体现为几个文件系统（挂载到目录）四个分区

有时很难满足日常所需将分区分为主分区和拓展分区主分区实际上就是已经确定好的分区盘符拓展分区是不能直接使用的空间

必须将他拆分成多个独立的逻辑分区才能使用这里拆出来的逻辑分区和主分区对于用户来说都是一样的

一般在之前的32位系统上磁盘分区基本使用MBR 在主分区安装操作系统时一般会在主分区磁盘下有个Boot.ini文件使用BIOS引导

MBR的缺点：只能存在4个主分区，分区表只有一份如果损坏磁盘就挂了

2》GPT（GUID分区表）在64上渐渐取代了MBR 每一个分区上都有一个唯一的GUID 可以支持无线的主分区不再需要拓展分区 GPT会保存

分区表的多个备份一旦损坏使用备份自动还原在分区安装操作系统一般使用的是UEFI引导 UEFI系统引导文件会存在一个单独的主分区上

window磁盘可以使用 PartitionMagic等软件

linux上可以使用 fdisk（2T以下分区）或者parted命令(2T以上)

3》文件系统

通过分区将不同的磁盘拆分为不同物理盘不同盘之间互不响应每一个物理盘都必须要格式化为特定的文件系统文件系统表示文件的存储和归档格式

比如window常用的FAT32和NTFS linux （EXT2，EXT3，EXT4，XFS）等

window下 NTFS对比与FAT32优点通过标准事务日志功能与恢复技术确保卷的一致性。如果系统出现故障，NTFS能够使用日志文件与检查点信息来恢复文件系统的一致性，碎片少、性能佳、安全性强、可压缩NTFS里所有文件、设定权限、配额、支持单个文件大于4GB等

linux下 centos7.0开始默认文件系统是xfs，centos6是ext4，centos5是ext3，xfs是一种非常优秀的日志文件系统，它是SGI公司设计的。xfs被称为业界最先进的、最具可升级性的文件系统技术

4》分区常用命令演示

》》fdisk分区命令演示

通过虚拟机模拟添加磁盘

虚拟机右键设置-添加 -磁盘

重新启动虚拟机后

fdisk -l

[root@ha1 ~]# fdisk -l

Disk /dev/sda: 85.9 GB, 85899345920 bytes, 167772160 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: 0x0007d8da

Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *        2048      616447      307200   83  Linux
/dev/sda2          616448     4812799     2098176   82  Linux swap / Solaris
/dev/sda3         4812800   167772159    81479680   83  Linux

Disk /dev/sdb: 2147 MB, 2147483648 bytes, 4194304 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

两个Disk 分别为 /dev/sda 和 /dev/sdb(新增加的磁盘为 2G)

可以看到 sda被分成了三个分区 sdb还没有任何分区

通过 Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes 知道扇区的大小为 512字节明显是MBR分区

如果扇区的大小为4K 表示是GPT分区

可以看到对应的挂载目录

[root@ha1 ~]# df -T
Filesystem     1K-blocks    Used Available Use% Mounted on
/dev/sda3       81439896 3177912  78261984   4% /
devtmpfs          925136       0    925136   0% /dev
tmpfs             934328       0    934328   0% /dev/shm
tmpfs             934328    8788    925540   1% /run
tmpfs             934328       0    934328   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1         303788  108712    195076  36% /boot
tmpfs             186868       0    186868   0% /run/user/0

开始对新增的/dev/sdb 进去分区假设分为两个分区

fdisk /dev/sdb

常用命令

p 打印所有的分区

n 新建一个分区

Command (m for help): n
Partition type:
p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)  主分区 自动重建4个
e   extended                                 拓展分区 可以创建逻辑分区
Select (default p): p
Partition number (1-4, default 1):              分区编号 分区命名是 磁盘名+编号 比如sda1
First sector (2048-4194303, default 2048): 0    第一个删除的编号 默认从 2048开始
Value out of range.
First sector (2048-4194303, default 2048):
Using default value 2048
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-4194303, default 4194303): 2100000   结束的扇区 比如最大 4194303/2就是一半空间

Partition 1 of type Linux and of size 1 GiB is set    大概就是1G了

Command (m for help): n                   再次创建一个主分区
Partition type:
p   primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
e   extended
Select (default p): p
Partition number (2-4, default 2):
First sector (2100001-4194303, default 2101248): 2100001   从上一次的20000001下一个扇区开始
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2100001-4194303, default 4194303): 直接回车就是讲所有的剩余空间给第二个分区
Using default value 4194303
Partition 2 of type Linux and of size 1022.6 MiB is set

Command (m for help): n
Partition type:
p   primary (2 primary, 0 extended, 2 free)
e   extended
Select (default p): p
Partition number (3,4, default 3):
No free sectors available     创建第三个分区时 没有剩余空间了

w 保存分区写入磁盘并且退出 fdisk命令

d 删除输入的分区编号指定的分区
m 帮助命令

o 创建空的dos头可以显示所有的磁盘大小等信息

l 列表显示所有的分区类型我这里不支持比如FAT32 等

t 转换分区的类型为 l列表显示的编号即可修改分区

g 将磁盘转换为GPT分区格式

分区后的磁盘需要格式化为指定文件系统才能进行文件存储 linux格式化命令：mkfs

查看mkfs支持的文件系统类别

[root@ha1 ~]# whereis mkfs
mkfs: /usr/sbin/mkfs /usr/sbin/mkfs.cramfs /usr/sbin/mkfs.minix /usr/sbin/mkfs.xfs /usr/sbin/mkfs.btrfs /usr/sbin/mkfs.ext2 /usr/sbin/mkfs.ext3 /usr/sbin/mkfs.ext4 /usr/share/man/man8/mkfs.8.gz

明显有mkfx.xfs mkfx.ext2 mkfx.ext3 mkfx.ext4

执行命令 mkfx.文件系统名分区名称

[root@ha1 ~]# mkfs.xfs /dev/sdb1
meta-data=/dev/sdb1              isize=256    agcount=4, agsize=131007 blks
=                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
=                       crc=0        finobt=0
data     =                       bsize=4096   blocks=524027, 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

访问分区必须挂载到目录如果直接访问

[root@ha1 ~]# cd /dev/sdb1
-bash: cd: /dev/sdb1: Not a directory
[root@ha1 ~]# mkdir /sdb1
[root@ha1 ~]# mount /dev/sdb1 /sdb1
可以直接访问 /sdb1

查看剩余空间和挂载的目录
[root@ha1 sdb1]# df -Thl
Filesystem     Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda3      xfs        78G  3.1G   75G   4% /
devtmpfs       devtmpfs  904M     0  904M   0% /dev
tmpfs          tmpfs     913M     0  913M   0% /dev/shm
tmpfs          tmpfs     913M  8.6M  904M   1% /run
tmpfs          tmpfs     913M     0  913M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1      xfs       297M  107M  191M  36% /boot
tmpfs          tmpfs     183M     0  183M   0% /run/user/0
/dev/sdb1      xfs       2.0G   33M  2.0G   2% /sdb1

》》parted分区命令演示
parted 磁盘路径进入parted命令

常用命令

help 显示所有的命令

print 打印当前分区信息

mklabel 分区类型比如 mklable gpt|msdos
删除分区 rm 输入分区编号
创建分区 mkpart 输入主分区还是拓展分区输入文件系统类型同时输入开始的大小的位置和结束位置的大小

(parted) mkpart
Partition type?  primary/extended? primary
File system type?  [ext2]? ext4
Start?
Start? 0
End? 2100M
Warning: The resulting partition is not properly aligned for best performance.
Ignore/Cancel? i
(parted) print
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 3221MB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: msdos
Disk Flags:

Number  Start  End     Size    Type     File system  Flags
1      512B   2100MB  2100MB  primary

fdisk查看

[root@ha1 ~]# fdisk -l

Disk /dev/sdb: 3221 MB, 3221225472 bytes, 6291456 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: 0x00078785

Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1               1     4101562     2050781   83  Linux
/dev/sdb2         4102144     6291455     1094656   83  Linux

格式化分区和挂载同fdisk方式

》》lvm分区命令演示

什么是LVM?LVM(Logical Volume Manager)逻辑卷管理是通过一个抽象的磁盘管理层来管理物理磁盘或者分区管理层管理的物理磁盘或者分区对用户

不可见管理层可以将这些物理的磁盘分区进行逻辑拆分为新的分区这个逻辑分区当容量不足时 lvm可以动态扩容

图示（图片来源于jb51）：

概念理解：

1. PV(Physical Volume)：物理卷，处于LVM最底层，可以是物理硬盘或者分区。

2. PE(Physical Extend)：物理区域，PV中可以用于分配的最小存储单元，可以在创建PV的时候指定，如1M, 2M, 4M, 8M, 32M, 64M…组成同一VG中所有PV的PE大小应该相同。

3.VG(Volume Group)：卷组，建立在PV之上，可以含有一个到多个PV。

4. LV(Logical Volume)：逻辑卷，建立在VG之上，相当于原来分区的概念。不过大小可以动态改变。

lvm安装

加载device-mapper模块   modprobe dm_mod

yum安装 yum install lvm2

环境测试

创建一个VG有多个PV组成

假设有sdb设备分为两个区 sdb1 sdb2 （parted分区 mkfs格式化）

PV 就是 sdb1 和sdb2 两个使用pvcreate创建

[root@ha1 /]# pvcreate /dev/sdb1
WARNING: ext4 signature detected on /dev/sdb1 at offset 1080. Wipe it? [y/n]: y
Wiping ext4 signature on /dev/sdb1.
Physical volume "/dev/sdb1" successfully created.
[root@ha1 /]# pvcreate /dev/sdb2
WARNING: ext4 signature detected on /dev/sdb2 at offset 1080. Wipe it? [y/n]: y
Wiping ext4 signature on /dev/sdb2.
Physical volume "/dev/sdb2" successfully created.

VG 就是两个pv组成

将上面两个pv放在同一个VG中 VG就可以逻辑分区了

[root@ha1 /]# vgcreate myvg /dev/sdb1 /dev/sdb2
Volume group "myvg" successfully created

从VG是从sbd1和sdb2组成的实际物理大小就是sdb1+sdb2大小之和

开始创建LV

[root@ha1 /]# lvcreate -L 300M -n mylv myvg   从myvg的卷组中 分出一个逻辑卷 名称为mylv
Logical volume "mylv" created.

格式化挂载同fdisk

[root@ha1 /]# fdisk -l

Disk /dev/mapper/myvg-mylv: 314 MB, 314572800 bytes, 614400 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

[root@ha1 /]# mkfs.ext4 /dev/mapper/myvg-mylv
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=1024 (log=0)
Fragment size=1024 (log=0)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
76912 inodes, 307200 blocks
15360 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=1
Maximum filesystem blocks=33947648
38 block groups
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
2024 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
8193, 24577, 40961, 57345, 73729, 204801, 221185

Allocating group tables: done
Writing inode tables: done
Creating journal (8192 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

[root@ha1 /]# mount /dev/mapper/myvg-mylv /mylv

其他lvm命令

lvremove ：删除一个 LV ！

vgremove 删除vg

pvremove 删除pv

lvscan 查看所有的逻辑卷

vgscan 查看所有的卷组

pvsan 查看所有的物理卷

lvm 后输入help查看所有命令

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