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1.1. 概念 硬盘是由一片或多篇带有磁性的铝合金制的盘片构成#xff0c;是 一种大容量、永久性的外部存储设备 组成#xff1a;盘片、马达驱动、缓存、控制电路、接口 图#xff1a; 1.2. 逻辑结构 磁道#xff1a;由内到外的同心圆 扇区#xff1a;半径组成… 1. 磁盘简介
1.1. 概念 硬盘是由一片或多篇带有磁性的铝合金制的盘片构成是 一种大容量、永久性的外部存储设备 组成盘片、马达驱动、缓存、控制电路、接口 图 1.2. 逻辑结构 磁道由内到外的同心圆 扇区半径组成的扇形磁道存储区 柱面多个盘片的统一磁道 图 2. 虚拟机添加新硬盘
2.1. 物理设备的命名规则
2.1.1. 传统设别 2.1.2. 固态硬盘 nvmen磁盘号[p1-10] 2.2. 虚拟机添加新硬盘 过程 关机 编辑虚拟机设置 点击添加 选择硬盘后下一步 选择磁盘类型SATA(A) 创建新虚拟磁盘 20GB单个文件 默认命名点击完成 注意 在添加3块硬盘最终共4个新硬盘
3. 硬盘分区概述
3.1. MBR分区
概念 MBR(Master Boot Record主引导记录)包含硬盘一系列 参数和一段引导程序硬盘引导程序的主要作用是检查分 区表是否正确并且在系统硬件完成自检以后引导具有激活 标志的分区上的操作系统并将控制权交给启动程序 MBR是由分区程序如Fdiskexe所产生的它不依赖 任何操作系统而且硬盘引导程序也是可以改变的从而 实现多系统共存 MBR位于整个硬盘的0磁道0柱面1扇区 主引导扇区512B MBR446B DPTDisk Partition Table硬盘分区表64B 最后两个字节“55AA”是分区的结束标志 MBR分区类型 主分区primary partition) 一块硬盘最多4个主分区主分区不可以再进行二次分 区 主分区可以直接建立文件系统存放数据 可以用来引导、启动操作系统 扩展分区extended partition) 一块硬盘最多一个扩展分区加主分区最多4个 不能创建文件系统 可以划分逻辑分区 逻辑分区(logical partition) 可以创建文件系统存放数据 逻辑分区的数量没有限制。 支持的分区数量4个主分区或者3个主分区1个扩展分区 为什么MBR最多只能有4个主分区: 因为分区表占据64个字 节其中每个分区的信息占用16个字节分区表里面可以 记录四个分区信息描述。 3.2. GPT分区
产生原因 MBR分区表中最高支持磁盘容量为2.2TB MBR分区表中没有备份机制分区表被干掉则磁盘全部 死光光 MBR中存储开机管理程序的容量只有446B无法存储较 多内容 概念 GPT(GUID Partition Table,全局唯一标识分区表)是一种比 MBR分区更先进、更灵活的磁盘分区模式 GPT分区表使用LBA(Logical Block Address)逻辑区块地址 来记录磁盘引导、分区的相关信息 LAB区块大小512B-4KB默认为512B LAB区块共68个前34个记录分区信息后34个进行 备份 图 不在区分主分区与其它分区默认情况下,GPT最多可支持 128个分区 支持大于2.2TB的总容量及大于2.2TB的分区最大支持 18EB(1EB1024PB,1PB1024TB,1TB1024GB) GPT分区机制在较老的BIOS中不能识别则提供了一个 UEFI (Unified Extensible Firmware Interface)统一的可扩 展固件接口来取代传统的BISO又称为UEFI BIOS UEFI使用C语言编写支持较多的平台 3.3. lsblk命令 作用查看磁盘信息 格式lsblk 参数 设备名 参数 -d 仅列出硬盘本身信息不显示分区信息 -f 列出磁盘的内的文件系统名称 -i : 使用ASCII码格式输出信息 -t 显示磁盘的详细信息 -p 显示设备完整名称 示例: 显示内容分析: NAME 设备名称默认省略前导/dev 目录名 MAJ:MIN :主要次要 设备代码 RM 是否可以卸载 SIZE 容量 RO 是否为 只读 TYPE 设备类别磁盘、分区、光盘等 MOUNTPOINT :挂载点 4. 硬盘分区
4.1. 使用fdisk管理分区 作用:fdisk命令工具默认将磁盘划分为MBR格式的分区 命令fdisk 设备名 注意fdisk命令以交互方式进行操作的在菜单中选择相 应功能键即可 示例:
例1对/dev/sda硬盘进行分区方式PPPE(lll) 容量自定 [rootserver ~]# fdisk /dev/sda # 输入n表示新建 # 输入p或直接回车因为此时默认分区为p区主分区 # 按照同样的方还可以默认创建俩个P区主分区 当创建三个P区后默认选项就会变成e区扩展分区 # 当到达需要输入分区大小时直接回 车即剩余容量全部分配 # 之后在添加分区时默认值会转变为逻辑分区 # 最后输入命令 p 显示分区列表 若分区符合要求则直接输入w 保存并退出w意思是将磁盘信息写入同步 输入:[rootserver ~]# lsblk /dev/sda 注若输入以上命令后若无法查看则表示分区信息还未写入内核常见情 况输入partprobe命令 进行手动将分区信息同步到内 核再不行就重启 [rootserver ~]# partprobe 例2对/dev/sdb进行分区PPE (ll) P:1G P:3G L: 10G L:剩余 命令 [rootserver ~]# fdisk /dev/sdb 命令参考例一注此题为PPE因此需要在第三次选择分区时输入e。 [rootserver ~]# lsblk /dev/sdb 4.2. 使用gdisk管理分区 注意 gdisk命令针对GPT分区格式若在MBR分区格式 下进行添加分区则所有数据会全部丢失切记一块硬 盘中fdisk与gdisk不能混用 格式gdisk 设备名 示例 例对/dev/sdc进行gdisk分区3个分区容量自定 [rootserver ~]# gdisk /dev/sdc 输入n(大小写都可以gdisk不区分大小写)创建一个新的分区 输入p查看分区表 输入w 回车在输入y回车 [rootserver ~]# lsblk /dev/sdc 若没有则输入 [rootserver ~]# partprobe 进行手动将分区信息同步到内 核再不行就重启 注意实际工作中硬盘分区是应保留一定的自由空间以备将 来分区空间不足时可以临时扩容 5. 格式化
5.1. 概念
5.1.1. 格式化的目的 当我们拿到了一张大白纸首先为了使用方便要裁剪然 后为了书写工整要先画格这里的“白纸”就是原始的硬盘, 而“裁剪”意味着分区然后的“画格”就是格式化最后写入 内容 格式化是对分区建立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 5.1.2. 文件系统组成-ext2 组成super block超级块)、inode 索引块、 block数据块 super block又称为“硬盘地图”记录文件系统的整体信 息如inode/block块的总量、使用量、空闲块量、文 件系统格式等相关信息 inode记录文件的属性一个文件占用一个inode块并 且记录次文件的数据所在的block块的号码默认为128B 大小存储文件访问权限、文件所有者与所属组、文件 大小、创建时间或修改内容时间、最有一次访问时间、特 殊权限、真实数据地址 block块记录实际文件的内容在EXT2文件系统中分为 1KB、2KB、4KB容量文件太大时会占用多个数据块 图 5.1.3. 查看文件系统格式 方法输入mkfs在键入tab(点击2次)进行命令补全可显 示支持的文件系统格式 例 [rootserver ~]# mkfs 5.2 格式化命令: mkfs.xfs -参数 硬盘分区名 mkfs.ext4 -参数 硬盘分区名 参数: -f:强制格式化已存在文件系统时需要使用 -c:建立文件系统前先检查坏块。 -V:输出建立文件系统的详细信息 示例
例1对/dev/sda硬盘进行格式化 首先查看可以格式化的分区 sda4不可以格式化扩展风区 [rootserver ~]# mkfs.xfs /dev/sda1 [rootserver ~]# mkfs.xfs /dev/sda2 [rootserver ~]# mkfs.xfs /dev/sda3 [rootserver ~]# mkfs.xfs /dev/sda5 [rootserver ~]# mkfs.xfs /dev/sda6 [rootserver ~]# mkfs.xfs /dev/sda7 使用相同的命令一次将其他分区进行格式化 例2格式化/dev/sda2 并使用inte的cpu多线程技术进 行多数据流读写系统 [rootserver ~]# mkfs.xfs -d agcount2 -f /dev/sda2 # -f强制格式化 # -d指定核心数 命令含义使用CPU俩个核心对第一块硬盘的第二个分区进行格式化。 需要强制格石化-f 查看CPU内核个数 [rootserver ~]# grep processor /proc/cpuinfo 例3制作大文件/filedev,容量2G格式化为xfs文件系统 [rootserver ~]# dd if/dev/zero of/filedev count2 bs1GB [rootserver ~]# mkfs.xfs -f /filedev 5.5. blkid命令 作用显示设备的UUID值和文件系统名称 UUID全局单一标识符(Universally Unique Identifier),Linux系统会给所有设备分配一个唯一的UUID 值以方便挂载 格式 blkid 设备名 示例 [rootserver ~]# blkid /dev/sda1 6. 挂载
6.1. 概念 mount point挂载点是一个目录该目录是进入磁盘 分区文件系统的入口 挂载将一个分区或者设备挂载至挂载点目录建立连 接通过挂载点目录进入分区空间 6.2. mount命令 格式mount [-t 文件系统类型] 设备名 挂载点目录 参数 -a依照配置文件/etc/fstab的数据将所有未挂载的磁盘都 挂载上来 -t指定文件系统类型 -o 特殊设备选项挂载设备时使用逗号分割输入额外参数 示例 例1新建挂载目录挂载/dev/sda1 [rootserver ~]# mkdir /msda1 [rootserver ~]# mount /dev/sda1 /msda1 [rootserver ~]# lsblk /dev/sda 例2使用UUID值挂载/dev/sda2 [rootserver ~]# blkid /dev/sda2 /dev/sda2: UUIDba64aeab-15ac-4723-87b2-ea29edf60145 TYPExfs PARTUUID4914d7d9-02 [rootserver ~]# mkdir /mssda2[rootserver ~]# mount UUIDba64aeab-15ac-4723-87b2-ea29edf60145 /mssda2 [rootserver ~]# lsblk /dev/sda 例3挂载光盘 查看挂载文件是否存在若存在则直接挂载 [rootserver ~]# ls / [rootserver ~]# mount /dev/sr0 /media/ 查看是否挂载成功 [rootserver ~]# lsblk /dev/sr0 例4查看挂载信息 [rootserver ~]# mount [rootserver ~]# mount | grep /dev/sda 注意 单一文件系统不应该被重复挂载在不同的挂载点(目录)中 单一目录不应该重复挂载多个文件系统 作为挂载点的目录应为空目录否则原有数据会隐藏 例 [rootserver ~]# echo hello /mssda3/test.txt [rootserver ~]# ls /mssda3 [rootserver ~]# mount /dev/sda3 /mssda3/ [rootserver ~]# ls /mssda3/ # test.txt隐藏卸载设备后恢复 # lostfound目录作用:使用标准的ext文件系统格式才会 产生的一个目录当软件或者硬件出现错误导致文件系统不 一致时会把有问题的文件放到lostfound目录种所以是一 种恢复丢失文件的方法误删除时可使用mklostfound创建 6.3. umount命令 作用卸载分区要移除USB磁盘、U盘、光盘和硬盘时需要 先卸载 格式umount 参数 设备名称[挂载点] 参数-f 强制卸载 示例
卸载分区sda1和sda2 注意若正使用文件系统则应使用cd命令离开该目录后再卸载 [rootserver ~]# cd /mssda3 [rootserver mssda3]# ls [rootserver mssda3]# umount /dev/sda3 [rootserver mssda3]# cd ~ # 离开需要卸载的目 录 [rootserver ~]# umount /dev/sda3 [rootserver ~]# ls /mssda3 # 原先隐藏的文 件卸载设别后会显示 6.4. 开机挂载 作用 由于mount为手动挂载重启后就会卸载则修 改/etc/fstab配置文件实现开机自动挂载 例 [rootserver ~]# lsblk /dev/sda 查看挂载情况 6.4. 配置文件分析 路径/etc/fstab [rootserver ~]# vim /etc/fstab 共六列分别为: 设备名称或其UUID值 挂载点目录 文件系统名称 文件系统参数default 是否备份0 fsck开机是否用fsck进行扇区检查但xfs文件系统不 支持则为 0 示例: 将/dev/sda1挂载到/msda1中并设置开机挂载重启后 检查\ [rootserver ~]# blkid /dev/sda1 查看文件系统名称 [rootserver ~]# vim /etc/fstab [rootserver ~]# mount -a # 挂载所有,进行测 试,[rootserver ~]# lsblk /dev/sda [rootserver ~]# reboot [rootserver ~]# lsblk # 注意为了防止语法错误必须进行测试否则开机无法 启动 注意 根目录/ 是必须挂载的﹐而且一定要先于其它mount point 被挂载 其它mount point 必须为已建立的目录可任意指定但 一定要遵守必须的系统目录架构原则(FHS) 所有mount point 在同一时间之内﹐只能挂载一次。 所有partition 在同一时间之内﹐只能挂载一次。 6.5. 特殊挂载
6.5.1. 挂载大文件 当只有一个分区剩余空间还很大自由空间很小不能进 行新的分区则可以在当前分区制作一个大文件在进行 挂载相当于一个新的分区来使用 例建立根目录下新建1GB大文件挂载并开机挂载使用 [rootserver ~]# dd if/dev/zero of/loopdev count1 bs1GB [rootserver ~]# mkfs.xfs -f /loopdev 格式化-f 强制格式化 [rootserver ~]# mkdir /mloop [rootserver ~]# mount -o loop /loopdev /mloop/ 挂载大文件 -o 特殊设备选项 查看挂载情况 实现开机挂 [rootserver ~]# vim /etc/fstab [rootserver ~]# mount -a 6.5.2. 增加swap分区 swap分区类似于Windows系统虚拟内存的功能将一 部分硬盘空间虚拟成内存来使用从而解决内存容量不足的情况因为swap毕竟是用硬盘资源虚拟的所以速度 上比真实物理内存要慢 查看 添加过程 新建分区-格式化该分区-启用新的swap-查 看系统信息-挂载 例1/dev/sdd中划分2G空间为swap分区并开机挂载使 用 [rootserver ~]# gdisk /dev/sdd 在虚拟硬盘/devsdd上划分一个大小为2G的区域。步骤如下 保存退出并查看分区情况 # swap 格式化 [rootserver ~]# mkswap /dev/sdd1 # 查看容量 [rootserver ~]# free -h 发现swap并没增加 # 启用分区 [rootserver ~]# swapon /dev/sdd1# 查看容量 [rootserver ~]# free -h 发现swap增加 # 开机挂载 [rootserver ~]# vim /etc/fstab 检测并重启 [rootserver ~]# mount -a [rootserver ~]# reboot 例2使用大文件建立swap 建立大文件[rootserver ~]# dd if/dev/zero of/swapdev count2 bs1G 格式化大文件[rootserver ~]# mkswap /swapdev 根据所提示的建议修改文件权限[rootserver ~]# chmod 600 /swapdev 实现开机挂载[rootserver ~]# vim /etc/fstab 检测 [rootserver ~]# mount -a 启用大文件 [rootserver ~]# swapon /swapdev 查看容量 [rootserver ~]# free -h 若列表中容量没有增加则输入[rootserver ~]# swapon -s 刷新列表 注意 swap在服务器中有时会关闭如数据库服务器但一般 用于服务器内存剩余空间有一定压力时会触发使用swap 空间则swap空间大小设置一般为当物理内存小于2G 时swap分区大小为物理内存的2倍超过2G的部分 swap分区大小跟物理内存相等 可以使用 swapoff命令停用部分swap空间 7. 查看磁盘空间使用量
7.1. df命令
作用 列出文件系统的磁盘空间占用情况 dfdisk free通过文件系统来快速获取空间大小的信 息当我们删除一个文件的时候这个文件不是马上就在 文件系统当中消失了而是暂时消失了当所有程序都不 用时才会根据OS的规则释放掉已经删除的文件 df记 录的是通过文件系统获取到的文件的大小他比du强的地 方就是能够看到已经删除的文件而且计算大小的时候 把这一部分的空间也加上了更精确了 格式 df -参数 目录或文件名 参数 -a列出所有的文件系统包括系统特有的/proc等文件系 统 -k以KB的容量显示各文件系统 -m以MB的容量显示各文件系统 -h以人们较易阅读的GB,MB,KB等格式自行显示 -H以M1000K替代M1024K的进位方式 -T连同该分区的文件系统名称例如ext3也列出 -i不用硬盘容量而以inode的数量来显示 # 由于df主要读取的数据几乎都是针对整个文件系统因此 读取的范围主要是在Super block内的信息所以这个命令 显示结果的速度非常快速。 示例 7.2. du命令
作用 du显示磁盘空间使用量统计目录或文件所占磁盘空间 大小在默认情况下文件大小的单位是KB。 dudisk usage是通过搜索文件来计算每个文件的大小 然后累加 du能看到的文件只是一些当前存在的没有被 删除的。他计算的大小就是当前他认为存在的所有文件大小的累加和当文件系统也确定删除了该文件后这时候 du与df就一致了 格式 du -参数 文件或目录名 参数 -a : 列出所有的文件与目录容量因为默认仅统计目录下面 的文件量而已 -h : 以人们较易读的容量格式G/M显示 -s : 列出总量而不列出每个个别的目录占用了容量 -S : 不包括子目录下的总计与-s有点差别 -k : 以KB列出容量显示 -m : 以MB列出容量显示。 8. RAID
8.1. 概念 当今CPU性能每年可提升30%-50%但硬盘仅提升7% 硬盘在服务器中需要持续、频繁、大量的I/O操作故障 机率较大则需要对硬盘进行技术改造提升读写性能、 可靠性 1988年加利福尼亚大学伯克利分校首次提出并定义了 RAID技术概念 原理RAID(Redundant Array of Independent Disks) 将多个硬盘设备组成一个大容量、安全更好的磁盘阵列 并将数据切割成多个片段后分别存储到不同的物理硬盘 上利用分散读写技术来来提升硬盘性能同时也备份了 多个副本到不同硬盘中拥有了备份冗余功能 8.2. 常见RAID组建方案
RAID0 原理把至少2块硬盘通过硬件或软件方式串联组成一 个大的卷组并将数据依次写入到各个硬盘 优点数据同步传输,读取/写入分开,性能大大提升 缺点若任意一块硬盘故障会导致整个系统的数据损坏 无备份冗余能力错误修复能力 总结使用率100%,至少2块磁盘才能使用优点是快提 升磁盘的读写速度缺点是不安全 图 RAID1 产生原因若生产环境对硬盘的读写速度没有较大要求 但希望增加数据安全性时可使用RAID 原理把至少2块硬盘绑定起来写入数据时将数据同时 也写入另一或多块硬盘中 本质多个硬盘作为镜像备份 优点数据备份冗余安全性大大提升 缺点硬盘利用率下降 总结是镜像使用两块磁盘一式两份的方式支持容 错冗余数据安全不丢失缺点是速度不快使用率 50%成本较大。 图 RAID5 产生原因兼顾“读写速度”、“数据安全”、“成本”的一种折 中方式 原理需至少三块硬盘将数据分块存储到不同硬盘中 硬盘中必须存储其它一个硬盘的parity(奇偶校验信息) 优点兼顾性能通过“奇偶校验”替代“镜像备份” 缺点硬盘数据安全性较低 总结使用率(n-1)/n*容量,磁盘坏了会立即补上数据会 恢复 图 RAID10 主流 本质RAID1RAID0 的组合 原理至少需要4块硬盘先制作两两的RAID1阵列以保 证安全性在两两制作RAID0以提高读写速度 优点兼具速度和安全性 缺点成本较高 图 8.3. mdadm命令
作用管理系统中的RAID磁盘阵列 稍后完成。。。。
