Linux—磁盤管理
Linux 磁盤管理
1、磁盤簡介
1.1 認識磁盤
磁盤是一種計算機的外部存儲器設備,由一個或多個覆蓋有磁性材料的鋁製或玻璃制的碟片組成,用來存儲用户的信息,這種信息可以反覆地被讀取和改寫;絕大多數磁盤被永久封存在一個密封的盒子裏。
1.2 磁盤運行機理
簡單來説就是多個盤片之間靠主軸連接,電機帶動主軸做旋轉運動,通過多個磁頭臂的搖擺和磁盤的旋轉,磁頭就可以在磁盤旋轉的過程中就讀取到磁盤中存儲的各種數據。
1.3 磁盤的扇區、磁道、柱面
磁道:磁盤的每個盤面被劃分為許多同心圓,這些同心圓的軌道叫做磁道。
扇區:一個盤面劃分為若干個內角相同的扇形,這樣盤面上的每個磁道就被分為若干段圓弧,每段圓弧叫做一個扇區。每個扇區中的數據作為一個單元同時被讀入或寫入。每一個扇區是512字節,其中有64個字節存儲的是分區表,一條分區信息佔16個字節。
柱面:每一個盤片同一大小的同心圓可以看成連在一起的柱面,磁盤在分區的時候最小單位是柱面,每一個盤片的上下面都可以讀取數據,每一個磁頭,不可以跨盤面讀取數據。
1.4 磁盤的分類
IDE接口磁盤:特點價格低廉,兼容性強,性價比高,數據傳輸較慢,不支持熱插拔等。
SCSI接口磁盤:傳輸速率高,讀寫性能好,運行穩定,可連接多個設備;可支持熱插拔,佔用CPU低,但是價格相對來説比較貴,一般用於工作站或服務器上。
SATA接口磁盤:結構簡單、支持熱插拔。
USB接口磁盤:移動硬盤,隨身攜帶,性能較低。
IDE接口的磁盤在Linux系統中命名為:/dev/hd[a-z]
SCSI、SATA、USB接口的磁盤在Linux系統中命名為:/dev/sd[a-z]
虛擬化磁盤在Linux系統中命名為:/dev/vd[a-z]
打印機設備在Linux系統中命名為:/dev/lp[0-15]
2、磁盤分區
2.1 為什麼要分區?
易於管理和使用:
比如説我們把磁盤分成多個盤(分區)sda1、sda2、sda3、sda4,假設sda1盤為系統盤,其他的比如説遊戲、辦公、軟件盤,這樣我們想管理哪個盤直接選中操作即可不會影響其他盤;而且根據用途我們也能較快的去使用相應的磁盤。
有利於數據的安全:
通過分區可以降低數據損失的風險;出現硬盤壞道、錯誤操作、重裝系統都有可能造成數據損失,如果分區了,那麼我們就可以將損失最小化。
節約尋找文件的時間:
尋找文件的時間是指電腦搜索文件的時間;分區以後,電腦搜索文件時只需要在相對應的分區搜索就可以了,沒必要進行全盤搜索,大大節省了尋找文件的時間。
磁盤分區圖示:
![](http://mdimg.wxwenku.com/getimg/6b990ce30fa9193e296dd37902816f4bbbd3f59963606a05c51765629e4512b7942150cedab0640147c1127367e52e20.jpg)
2.2 分區類型
MBR(Master Boot Record)和GPT(GUID Partition Table)是在磁盤上存儲分區信息的兩種不同方式;這些分區信息包含了分區從哪裏開始的信息,這樣操作系統才知道哪個扇區是屬於哪個分區的,以及哪個分區是可以啟動的。在磁盤上創建分區時,你必須在MBR和GPT之間做出選擇。
MBR是Master Boot Record的簡稱,也就是主引導記錄,是位於磁盤最前邊的一段引導(Loader)代碼,主要用來引導操作系統的加載與啟動。
特點:
- MBR支持最大2TB磁盤,它無法處理大於2TB容量的磁盤
- 只支持最多4個主分區。若想要更多分區,需要創建擴展分區,並在其中創建邏輯分區
GPT磁盤是指使用GUID分區表的磁盤,GUID磁盤分區表(GUID Partition Table,縮寫:GPT)其含義為“全局唯一標識磁盤分區表”,是一個實體硬盤的分區表的結構佈局的標準。
特點:
- GPT對磁盤大小沒有限制
- 最多可以創建128個分區
3、分區工具使用
3.1 查看分區使用情況
df //命令查看已掛載磁盤或分區使用情況,默認K為單位 -h //以G或者T或者M人性化方式顯示 -i //查看inode使用情況 -T //查看文件系統類型 [[email protected] ~]# df -h 設備名稱 磁盤大小 已用大小 可用大小 使用百分比 掛載點 Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on devtmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /dev tmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /dev/shm tmpfs 1.9G 9.7M 1.9G 1% /run tmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /sys/fs/cgroup /dev/mapper/rhel-root 55G 14G 42G 26% / /dev/sr0 7.9G 7.9G 0 100% /mnt/cdrom /dev/nvme0n1p1 1014M 229M 786M 23% /boot tmpfs 376M 4.0K 376M 1% /run/user/0 tmpfs 376M 1.2M 375M 1% /run/user/42 lsblk //查看所有磁盤和分區使用情況 [[email protected] ~]# lsblk NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT sr0 11:0 1 7.9G 0 rom /mnt/cdrom nvme0n1 259:0 0 60G 0 disk |-nvme0n1p1 259:1 0 1G 0 part /boot |-nvme0n1p2 259:2 0 19G 0 part | |-rhel-root 253:0 0 55G 0 lvm / | `-rhel-swap 253:1 0 2G 0 lvm [SWAP] `-nvme0n1p3 259:3 0 40G 0 part `-rhel-root 253:0 0 55G 0 lvm / du //統計文件佔用磁盤大小 -s //列出總和 -h //人性化顯示容量信息 [[email protected] ~]# du -sh /etc/ 30M /etc/
3.2 磁盤分區工具
分區工具有fdisk和gdisk,當硬盤小於2T的時候我們應該用fdisk來分區,而當硬盤大於2T的時候則應用gdisk來進行分區;fdisk默認使用MBR分區表,gdisk默認使用GPT分區表。
//生產分區建議: 如無特殊需求, 直接使用整個磁盤即可, 無需分區 //學習分區建議: 1P+1E(3L) 2P+1E(2L) 3P+1E(1L) (僅適用於練習) fdisk //磁盤分區工具,默認採用MBR分區表 -l //列出系統中所有磁盤 [[email protected] ~]# fdisk -l //查看系統中磁盤信息 [[email protected] ~]# fdisk /dev/sdb //對/dev/sdb進行分區 Command (m for help): m //獲取幫助 Command action a toggle a bootable flag //切換分區啟動標記 d delete a partition //刪除分區 l list known partition types //顯示分區類型 m print this menu //顯示幫助菜單 n add a new partition //新建分區 o create a new empty DOS partition table //創建新的空白分區表 p print the partition table //顯示分區表的信息 q quit without saving changes //不保存退出 t change a partition's system id //修改分區ID類型,可以通過l查看id w write table to disk and exit //保存退出 //創建主分區 Command (m for help): n //新建分區 Partition type: p primary (0 primary, 0 extended, 4 free) //主分區 e extended //擴展分區 Select (default p): p //選擇主分區 Partition number (1-4, default 1): //分區序號 First sector (2048-2097151, default 2048): //起始扇區位置,回車默認即可 Using default value 2048 Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-2097151, default 2097151): +50M //結束扇區位置,+50M表示此分區大小為50MB //創建擴展分區 Command (m for help): n //新建分區 Partition type: p primary (1 primary, 0 extended, 3 free) e extended Select (default p): e //創建擴展分區 Partition number (2-4, default 2): First sector (104448-2097151, default 104448): Using default value 104448 Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (104448-2097151, default 2097151): //回車默認劃分所有空間給擴展分區 //創建邏輯分區 Command (m for help): n //新建分區 Partition type: p primary (1 primary, 1 extended, 2 free) l logical (numbered from 5) Select (default p): l //創建邏輯分區 Adding logical partition 5 First sector (106496-2097151, default 106496): Using default value 106496 Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (106496-2097151, default 2097151): +100M //分配100MB空間 //查看分區創建 Command (m for help): p Device Boot Start End Blocks Id System /dev/sdb1 2048 104447 51200 83 Linux /dev/sdb2 104448 2097151 996352 5 Extended /dev/sdb5 106496 311295 102400 83 Linux //保存分區 Command (m for help): w The partition table has been altered! Calling ioctl() to re-read partition table. Syncing disks. //安裝parted, 刷新內核立即生效分區配置,無需重啟 [[email protected] ~]# dnf -y install parted [[email protected] ~]# partprobe /dev/sdb //檢查磁盤是否是MBR分區方式 [[email protected] ~]# fdisk -l /dev/sdb | grep type Disk label type: dos gdisk //磁盤分區工具,默認採用GPT分區表 [[email protected] ~]# gdisk /dev/sdb Command (? for help): n //創建新分區 Partition number (1-128, default 1): First sector (34-2097118, default = 2048) or {+-}size{KMGTP}: Last sector (2048-2097118, default = 2097118) or {+-}size{KMGTP}: +500M //分配500M大小 Command (? for help): p //查看分區情況 Number Start (sector) End (sector) Size Code Name 1 2048 1026047 500.0 MiB 8300 Linux filesystem Command (? for help): w //保存分區 Do you want to proceed? (Y/N): y //確認 OK; writing new GUID partition table (GPT) to /dev/sdb. The operation has completed successfully. //檢查磁盤是否是gpt格式 [[email protected] /]# fdisk /dev/sdb -l | grep type Disk label type: gpt //安裝parted, 刷新內核立即生效分區配置,無需重啟 [[email protected] ~]# yum -y install parted [[email protected] ~]# partprobe /dev/sdb
3.2 磁盤格式化
mkfs命令用來格式化磁盤或分區,創建文件系統;磁盤分區後必須格式化創建文件系統才能正常使用。
mkfs //格式化磁盤或分區 -b //設定數據區塊佔用空間大小,目前支持1024、2048、4096 bytes每個塊。 -t //用來指定什麼類型的文件系統,可以是ext3,ext4, xfs -i //設定inode的大小 -N //設定inode數量,防止Inode數量不夠導致磁盤不足 -L //預設該分區的標籤label //使用-t指定方式創建xfs文件系統 [[email protected] ~]# mkfs -t xfs /dev/sdb1 //也可以使用另一種方式格式化sdb1分區為ext4文件系統 [[email protected] ~]# mkfs.ext4 /dev/sdb1
3.3 磁盤掛載
磁盤分區格式化之後, 在Linux中必須進行掛載才能進行使用;掛載分區前需要創建掛載點, 掛載點就是一個目錄,如果往掛載點目錄寫入數據, 實際上會寫入到掛載的分區當中;掛載點建議是空目錄, 如果不是也不影響掛載分區的使用,但是原有的文件會被隱藏。
掛載分為兩種臨時掛載和永久掛載;臨時掛載即重啟之後失效,永久掛載即開機自動掛載。
臨時掛載磁盤:
mount //磁盤掛載命令,實質為文件系統指定訪問入口 -t //指定掛載分區的文件系統類型,如ext3,ext4, xfs -o //指定掛載參數 -a //重新讀取/etc/fstab配置文件的所有掛載 //掛載/dev/sdb1至db1目錄 [[email protected] ~]# mkdir /mnt/disk1 [[email protected] ~]# mount -t xfs /dev/sdb1 /mnt/disk1 //fstab被損壞情況下,讓只讀文件系統可寫(正常情況下不使用) [[email protected] ~]# mount -o rw,remount /
永久掛載磁盤:
blkid //獲取所有分區的UUID //blkid命令獲取sdb1分區的UUID [[email protected] ~]# blkid | grep "sdb1" /dev/sdb1: UUID="e271b5b2-b1ba-4b18-bde5-66e394fb02d9" TYPE="xfs" //使用UUID臨時掛載磁盤sdb1分區至於db1 [[email protected] ~]# mount UUID="e271b5b2-b1ba-4b18-bde5-66e394fb02d9" /mnt/disk1 //將掛載寫入到/etc/fstab中,實現永久掛載, 開機自動掛載 [[email protected] ~]# vim /etc/fstab UUID=e271b5b2-b1ba-4b18-bde5-66e394fb02d9 /mnt/disk1 xfs defaults 0 0 //加載fstab配置文件, 同時檢測語法是否有錯誤 [[email protected] ~]# mount –a
fstab配置文件介紹:
[[email protected] ~]# vim /etc/fstab 分區標識(UUID或設備名) 掛載點 文件類型 掛載參數 不檢查 不備份 UUID=e271b5b2-b1ba-4b18-bde5-66e394fb02d9 /mnt/disk1 xfs defaults 0 0 //掛載參數, 可寫fstab配置文件, 也可以mount時使用-o參數指定 參數 參數意義 系統默認值 async 系統每隔一段時間把內存數據寫入磁盤中 sync 時時同步內存和磁盤中數據; suid,nosuid 允許/不允許分區有suid屬性 suid rw,ro 可以指定文件系統是隻讀(ro)或可寫(rw) rw exec,noexec 允許/不允許可執行文件執行,不要掛載根分區 exec user,nouser 允許/不允許root外的其他用户掛載分區 nouser auto,noauto 開機自動掛載/不自動掛載 auto defaults 默認文件系統掛載設置 rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async //加載fstab配置文件中所有配置 [[email protected] ~]# mount -a
卸載掛載磁盤:
umount //取消掛載 -lf //強制取消掛載 //使用站點目錄卸載 [[email protected] ~]# umount /mnt/disk1 //使用設備名卸載/dev/sdb1 [[email protected] ~]# umount /dev/sdb1 //umount不能卸載的情況 [[email protected] db1]# umount /db1 umount: /db1: device is busy. (In some cases useful info about processes that use the device is found by lsof(8) or fuser(1) //如上情況解決辦法有兩種, 切換至其他目錄或使用'-l'選項強制卸載 [[email protected] db1]# umount -lf /db1
4、SWAP交換分區
交換分區SWAP就是LINUX下的虛擬內存分區,它的作用是在物理內存使用完之後,將磁盤空間(也就是SWAP分區)虛擬成內存來使用。交換分區一般指定虛擬內存的大小為實際內存的1~1.5倍。如果實際內存超過8GB,可以直接劃分16GB給虛擬內存即可。
//為系統添加SWAP分區 //查看內存和SWAP交換分區的使用情況 [[email protected] ~]# free -mh total used free shared buff/cache available Mem: 1.8G 258M 103M 61M 1.4G 1.3G Swap: 0 0 0 <--- 沒有交換分區 //使用磁盤創建一個分區作為SWAP交換分區,並且把分區類型更改為82 [[email protected] ~]# fdisk /dev/sdb Command (m for help): n //新建分區 Partition type: p primary (0 primary, 0 extended, 4 free) e extended Select (default p): p //選擇主分區 Partition number (1-4, default 1): //分區序號 First sector (2048-2097151, default 2048): //起始扇區位置,回車默認即可 Using default value 2048 Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-2097151, default 2097151): +2G //結束扇區位置,+2G表示此分區大小為2G Select (default p): t //修改分區id Partition number (default 1) //選擇要成為SWAP的分區 Hex code (type L to list all codes):82 //修改成id為82 Changed type of partition 'Linux LVM' to 'Linux swap / Solaris'. Command (m for help): p 設備 Boot Start End Blocks Id System /dev/sdb1 2048 2099199 1048576 83 Linux /dev/sdb2 2099200 6293503 2097152 82 Linux swap / Solaris <---修改成功 Command (m for help): w //強烈建議對分區做了修改後都刷新一下 [[email protected] ~]# partprobe /dev/sdb //把sdb1格式化為交換分區 [[email protected] ~]# mkswap /dev/sdb1 正在設置交換空間版本 1,大小 = 2097148 KiB 無標籤,UUID=ba08eb90-2003-44e6-9769-9a9351aebb05 //啟動交換分區 [[email protected] ~]# swapon /dev/sdb1 或者 [[email protected] ~]# swanon -a //啟動所有交換分區 //查看交換分區 [[email protected] ~]# free -mh total used free shared buff/cache available Mem: 1.8G 258M 103M 61M 1.4G 1.3G Swap: 2G 0 2G //永久掛載交換分區 [[email protected] ~]# blkid /dev/sdb1 /dev/sdb1: UUID="ba08eb90-2003-44e6-9769-9a9351aebb05" TYPE="swap" [[email protected] ~]# vim /etc/fstab UUID=ba08eb90-2003-44e6-9769-9a9351aebb05 swap swap defaults 0 0
5、生產磁盤故障案例
//Inode被佔滿,導致磁盤有可用的剩餘空間也無法繼續使用 [[email protected] ~]# dd if=/dev/zero of=/opt/newdisk bs=1k count=1024 [[email protected] ~]# mkfs.ext4 -i 1024 /opt/newdisk [[email protected] ~]# mkdir /mnt/data [[email protected] ~]# mount -t ext4 -o loop /opt/newdisk /mnt/data/ //inode被佔滿 [[email protected] ~]# cd /mnt/data/ [[email protected] data]# touch {1..20000} touch: cannot touch `19997': No space left on device touch: cannot touch `19998': No space left on device touch: cannot touch `19999': No space left on device touch: cannot touch `20000': No space left on device //inode被佔滿,剩餘block也是無法繼續使用 [[email protected] ~]# df -h|grep data /opt/newdisk 891K 34K 806K 5% /mnt/data/ [[email protected] ~]# df -i | grep data /opt/newdisk 1024 1024 0 100% /mnt/data/ //假設現在線上正在運行Nginx服務, Nginx產生的日誌已經達到了20個G, 磁盤眼看就看沾滿了, 請問不重啟Nginx的方式如何處理 //刪除文件, 但雖然文件被刪除但是Nginx持續佔用着文件, 所以空間並不會被釋放 rm -f access.log //正確做法如下, 使用重定向清空該文件即可釋放文件內容 > access.log
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