一、认识磁盘

硬盘的物理结构

1、什么是磁盘

磁盘是计算机主要的存储介质，可以存储大量的二进制数据，并且断电后也能保持数据不丢失。早期计算机使用的磁盘是软磁盘(Floppy Disk，简称软盘)，如今常用的磁盘是硬磁盘(Hard disk，简称硬盘)。

机械硬盘：靠磁头转动磁盘来存储写入数据，价格相对低廉读写能力慢。

固态硬盘：依靠芯片来存储数据，价格贵但写入读取速度快。

硬盘分为机械硬盘和固态硬盘，由于市场上固态硬盘和机械硬盘性价对比，现在主流还是机械硬盘为主，因为低廉的价格和大容量的空间深受市场的青睐。

盘片：硬盘有多个盘片，每盘片2面（正反两面）。

磁头：每面一个磁头。（并不是只有一个磁头）

机械硬盘

2、硬盘的数据结构

扇区:盘片被分为多个扇形区域，每个扇区存放512字节的数据，硬盘的最小存储单位
磁道: 同一盘片不同半径的同心圆，是由磁头在盘片表面划出的圆形轨迹，方便数据存储
柱面: 不同盘片相同半径构成的圆柱面，由同一半径圆的多个磁道组成

3、硬盘接口类型

磁盘的接口类型决定了数据的传输快慢，常用磁盘接口有SCSI、SATA、SAS。

SCSI（并口）：接口速度640MB/s，并行接口，早期服务器。小型机系统接口，SCSI硬盘广为工作站级个人电脑以及服务器所使用，资料传输时 CPU占用率较低，转速快，支持热插拔等。
SATA（串口）：接口速度6Gpb/s，并行接口，早期服务器。抗干扰性强，支持热插拔等功能，速度快，纠错能力强。
SAS：是新一代的SCSI技术，和SATA硬盘相同，都是采取序列式技术以获得更高的传输速度，可达到6Gb/s。SAS是以整条线，数据端口与电源端口是一体化的，SAS中是包含供电线的，而SATA不包含供电线。SATA标准实际是SAS标准的一个子集，二者可兼容，SATA硬盘可以插入SAS主板上，反之不行。

4、机械硬盘与固态硬盘

机械硬盘(HDD) ：

Hard Disk Drive，即是传统普通硬盘，主要由：盘片，磁头，盘片转轴及控制电机，磁头控制器，数据转换器，接口，缓存等几个部分组成。磁头可沿盘片的半径方向运动，加上盘片每分钟几千转的高速旋转，磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。信息通过离磁性表面很近的磁头，由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上，信息可以通过相反的方式读取。硬盘作为精密设备，尘埃是其大敌，所以进入硬盘的空气必须过滤。

固态硬盘(SSD) ：

Solid State Disk或Solid State Drive，又称固态驱动器，是用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘。固态硬盘，因为台湾的英语里把固体电容称为Solid而得名。SSD由控制单元和存储单元（FLASH芯片、DRAM芯片）组成。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和尺寸上基本与普通硬盘一致。

磁盘分区

# MBR与磁盘分区结构

MBT：只支持2T及以下，适配性强并且只支持4个分区。
GPT：可以支持2T以上，适配性相对来说比MBT弱可分为128个分区。

主引导记录（MBR：Master Boot Record）

MBR位于硬盘第一个物理扇区处 ,想要读取数据都要从第一分区MBR表开始， MBR中包含硬盘的主引导程序和硬盘分区表，其中主引导程序会通过分区表协助硬件找到操作系统。
第一个扇区总共512字节，前446字节是主引导记录，分区表保存在扇区中的第447-512字节中（64字节）最后还有2字节结束位。
分区表有4个分区记录区，每个分区记录区占16字节

磁盘分区的表示

/dev/hda5

/dev/：硬件设备文件所在的目录
hd：表示IDE设备（sd表示scsi设备）
a：硬盘的顺序号，表示的第几块硬盘，以a、b、c…表示
5：分区的顺序号，表示第一块硬盘接口的第五个分区

磁盘分区类型

硬盘中的主分区数目只有4个（总512-446/16=4）
主分区：可以直接使用，可以随意使用。 id范围是1-4.
扩展分区：扩展分区是特殊的主分区，不可以直接使用，需要再划分逻辑分区，解决分区只有4个的问题。id范围为1-4.
逻辑分区：可以直接使用，逻辑分区的空间必须是扩展分区中得到的，id范围从5开始。

文件系统类型

文件系统：

安装在磁盘上的文件系统（软件），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。是用来管理（增删改查恢复）文件的程序。

1.XFS文件系统

CenOS 7系统中默认使用的文件系统，高性能的日志型文件系统
存放文件和目录数据的分区
根据备份可迅速恢复磁盘文件内容
可扩展性：是一个全64-bit的文件系统，最大可以支持8EB的文件系统

Swap交换文件系统（虚拟内存）

当内存不足时，将硬盘的空间转化为内存使用

FAT16、FAT32

性能弱最大只能支持32GB分区，单个文件也只能支持最大4GB，不支持。

NTFS

NTFS文件系统所具备3个功能：错误预警功能、磁盘自我修复功能和日志功能。

EXT4

CenOS 6系统中默认使用的文件系统支持创建使用单个巨型文件1EB的文件系统

JFS

主要是为满足服务器的高吞吐量和可靠性需求而设计、开发的。单个文件最大限制16TB，该文件系统最大支持1PB的容量。但是要收费所以不在我们菜单里。

分区工具

分区工具介绍：

分完区，不保存不生效，有反悔的可能

fdisk 2T及以下分区。（一般来说使用这个）
gdisk 全支持，2T以上再考虑使用。（推荐）

分完区立马生效

parted 全支持，即时生效，分完立马生效，没有反悔可能。（不推荐）

磁盘命令

命令	说明
lsblk	显示块设备（磁盘）显示比较详细
partprobe	分完区后，系统未识别可以用来刷新分区表
blkid	查看设备的唯一标识符
fdisk	分区，查看分区情况
gdisk	分区
mount	挂载，显示所有挂载情况
df	（ disk free ）查看挂载情况，磁盘剩余量
df -Th	查看分区类型，人性化显示单位大小

查看磁盘分区的信息：分区工具fdisk

fdisk命令格式：fdisk [选项]

选项	功能说明
fdisk -l	查看磁盘信息
fdisk -l /dev/sdb	查看sdb磁盘的
fdisk 设备名（必须是一整块的磁盘）	对设备进行分区

演示：非交互式查看磁盘及其分区

[root@localhost ~]# fdisk -l

磁盘 /dev/sda：64.4 GB, 64424509440 字节，125829120 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x00099b5e

   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *        2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sda2         2099200    31475711    14688256   8e  Linux LVM

设备名：

/dev/sdb 一整块的磁盘
/dev/sdb1 磁盘的分区

交互式查看和管理磁盘分区

进入到分区命令中的选项：

m 打印出菜单
p 打印出当前分区表
n 新建一个分区
d 删除一个分区
t 改变分区的属性，系统ID
w 保存
q 不保存退出具体实验在下文

演示：

用lsblk命令来查看本机的磁盘和分区情况

刷新硬件接口 使用命令fdisk /dev/adb来对磁盘进行分区

最后要加上w进行保存退出。

创建一个扩展分区 此次可发现一个1k的扩展分区

最后可得出一个逻辑分区

如果系统没有分辨出来可以用partprobe来进行刷新本机磁盘和分区情况。

创建文件系统（格式化）

创建文件系统——mkfx

Make Filesystem，创建文件系统（格式化）。

命令格式：

mkfs -t   文件系统类型 分区设备              
mkfs.文件系统类型 分区设备   //两种命令格式中，分区设备位置都要用绝对路径

演示：

格式化磁盘分区，将sdb1分区格式化为xfs文件系统。

[root@localhost /]# mkfs -t    //这里是系统类型，而默认为xfs
btrfs   ext2    ext4    minix   vfat    
cramfs  ext3    fat     msdos   xfs     
[root@localhost /]# mkfs -t xfs /dev/sdb1     //将sdb1格式化为xfs系统
meta-data=/dev/sdb1              isize=512    agcount=4, agsize=655360 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0, sparse=0
data（数据）     =       （块大小）bsize=4096   blocks=2621440, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log（日志）      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

也可这样写

[root@localhost /]# mkfs.xfs /dev/sdb5
meta-data=/dev/sdb5              isize=512    agcount=4, agsize=458752 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0, sparse=0
data     =                       bsize=4096   blocks=1835008, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
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

挂载和卸载文件系统

挂载

挂载规则：

不能挂文件，只能挂文件夹
通常挂载点是已存在的空的目录（挂载目录需提前设置好，不能挂载不存在的目录。最好挂载空目录，不然挂载点下原有文件可能丢失。）
一个挂载点同一时间可以挂载多个设备，但只能看到最后一个设备的数据，其它设备上的数据将被隐藏
一个设备可以挂载多个挂载点，但设备还是那个设备，并没有增加或减少，唯独增加的只是挂载点。
挂载点目录不可被其他进程使用到

手动挂载文件系统————mount

mount命令不仅可以挂载外接设备，还可以显示当前系统中挂载情况。
外来的设备包括（移动硬盘光驱 u盘新加硬盘）如果想在Linux中使用，一定要挂载在Linux内部找一个空文件夹，系统和设备做上关联。
使用mount命令挂载是一次性的，关机后挂载关系就会取消，下次开机启动时仍然需要重新挂载。
需要使用硬盘里的空间就必须把硬盘挂载到系统里的一个空间里。
如果挂载一次没有成功的话可以再次尝试挂载。

mount挂载命令格式：mount [ 选项 ] 存储设备挂载点目录

挂载目标通常是一个空的文件夹，当挂载成功该文件夹只代表了挂载的磁盘，相当于两者之间做了个关联。

mount /dev/sdb1  /opt     //挂载sdb1到opt目录下
mount /dev/sdb5  /mnt     //挂载sdb5到mnt目录下
mount [-t 文件系统类型] 存储设备 挂载点目录  
mount -o loop ISO镜像文件 挂载点目录         //挂载ISO镜像到指定文件夹

演示：

[root@localhost /]# mount /dev/sdb1 /mnt           //将sdb1临时挂载到mnt挂载点
[root@localhost /]# cd /mnt
[root@localhost mnt]# df -h                       //查看挂载后的内容
文件系统                 容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root   10G  5.0G  5.1G   50% /
devtmpfs                 897M     0  897M    0% /dev
tmpfs                    912M     0  912M    0% /dev/shm
tmpfs                    912M  9.1M  903M    1% /run
tmpfs                    912M     0  912M    0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1               1014M  179M  836M   18% /boot
tmpfs                    183M     0  183M    0% /run/user/0
tmpfs                    183M   12K  183M    1% /run/user/42
/dev/sdb1                 10G   33M   10G    1% /mnt

现在mnt作为sdb1的入口，现在代表了sdb1磁盘。

解挂载

命令格式： umount 存储设备位置挂载点目录

注意！！！ 可能有几种问题会导致无法顺利解挂载：

解挂载时在挂载目录下会导致无法顺利解挂载。

[root@localhost /]# mount /dev/sdb1 /mnt        //将sdb1挂载到mnt目录下
[root@localhost /]# cd /mnt                     //切换工作目录到mnt目录下
[root@localhost mnt]# umount /dev/sdb1          //解挂载
umount: /mnt：目标忙。                           //无法完成解挂载
        (有些情况下通过 lsof(8) 或 fuser(1) 可以
         找到有关使用该设备的进程的有用信息)
这时候需要把工作目录切换出去就可以了

有人在使用挂载目录

[root@localhost /]# umount /dev/sdb1               //解挂载
umount: /mnt：目标忙。                              //报错，无法完成
        (有些情况下通过 lsof(8) 或 fuser(1) 可以
         找到有关使用该设备的进程的有用信息)
[root@localhost /]# fuser -v /mnt/                 //可以使用该命令来查看当前谁在用
                     用户     进程号 权限   命令
/mnt:                root     kernel mount /mnt
                     zhu        3453 ..c.. bash
[root@localhost /]# fuser -km /mnt/                //使用该命令剔除用户，慎用！！！
/mnt:                 3453c
[root@localhost /]# umount /dev/sdb1 
[root@localhost /]#mount -o rw,remount /dev/sdb1  /mnt     //更改挂载文件权限可以达到重新挂载的效果

fuser -v /mnt/ 可以看到谁在用

fuser -km /mnt/ 把用户都剔除、

设置文件系统的自动挂载（永久挂载）

使用mount挂载只是临时性的挂载，重启一下挂载就没有了，如果想要得到永久性的挂载需要借助/etc/fstab这个文件，将挂载信息写入/etc/fstab文件下可以起到永久挂载的目的，但是该文件使用时要谨慎小心，该文件为开机启动项。但凡有一点点小差错都会造成无法正常开机。所以挂载信息写入/etc/fstab后一定要用 mount -a 测试一下，刷新fstab里有的挂载项，不报错即可。

首先可以使用blkid来查看设备的唯一标识符，例如拿/dev/sdb1来举例，此处的UUID号将在后面永久挂载上起到明确目标的作用

在/etc/fstab 文件中，每一行记录对应一个分区或设备的挂载配置信息，从左到右包括六个字段（使用空格或者制表符分隔）。以 “UUID=f7da955e-b563-4ac8-8d5c-5516ab5141b1 /mnt xfs defaults 0 0” 为例，各部分含义如下所述：

字段1：设备名或设备卷标名、或设备的UUID（建议使用UUID，可使用lsbik命令查看）。
字段2：文件系统的挂载点目录的位置。
字段3：文件系统类型，如 XFS、swap 等。
字段4：挂载参数，即 mount 命令”-o“选项后可使用的参数。例如，default、rw、ro、noexec 分别表示为默认参数、可读可写、只读、禁用执行程序。
字段5：表示文件系统是否需要 dump 备份（dump是一个备份工具）。一般设为1时表示需要，设为0时将被dump忽略。
字段6：该数字决定在系统启动时进行磁盘检查的顺序。0表示不进行检查， 1表示优先检查，2表示其次检查。根分区可设为1，其他分区设置为2。一般不进行检查，会影响系统性能。

最后的最后编辑好/etc/fstab退出来后需要输入mount -a验证一下有没有出差错，如果不幸在开机时出现错误需要输入ctrl+D后再输入密码，进行对/etc/fstad的修复。

# 磁盘管理与文件系统

一、认识磁盘

硬盘的物理结构

1、什么是磁盘

2、硬盘的数据结构

3、硬盘接口类型

4、机械硬盘与固态硬盘

磁盘分区

# MBR与磁盘分区结构

文件系统类型

分区工具

磁盘命令

查看磁盘分区的信息：分区工具fdisk

交互式查看和管理磁盘分区

创建文件系统（格式化）

创建文件系统——mkfx

挂载和卸载文件系统

挂载

挂载规则：

手动挂载文件系统————mount

解挂载

设置文件系统的自动挂载（永久挂载）

Linux硬盘使用全流程

在虚拟机中添加硬盘

重启系统，刷新磁盘分区

分区

格式化

挂载