Linux 磁盘管理
关键要点
- Linux 磁盘管理涉及分区、格式化、挂载和维护，影响系统性能。
- 磁盘设备通过
/dev下的设备文件管理，支持多种接口如 IDE、SATA。 - 常用命令包括
df（查看空间）、du（检查使用）、fdisk（分区）、mount（挂载）。 - 文件系统类型如 ext4、xfs 有不同容量和性能特点。
磁盘管理基础
Linux 磁盘管理是确保系统高效运行的重要部分。磁盘设备以文件形式存在，通常在 /dev 目录下，如 /dev/sda 表示第一块 SATA 磁盘。管理包括分区（如 MBR、GPT）、格式化（创建文件系统）和挂载（关联到目录）。
磁盘类型与命名
- 接口：IDE（
/dev/hd）、SCSI/SATA/USB（/dev/sd）、虚拟设备（/dev/vd）。 - 分区：MBR 支持 4 主分区（或 3 主+1 扩展），最大 2TB；GPT 支持 128 分区，最大 18EB。
- 硬盘类型：HDD（机械，容量大，价格低）和 SSD（固态，速度快，抗震性好）。
常用命令
以下是核心命令及其用途：
| 命令 | 用途 | 示例 |
|---|---|---|
df | 查看文件系统空间使用情况 | df -h（人类可读格式） |
du | 检查目录或文件占用空间 | du -sm /*（查看总大小） |
fdisk | 管理 MBR 分区 | fdisk /dev/sdc |
gdisk | 管理 GPT 分区（>2TB） | gdisk /dev/sdb |
mount | 挂载分区 | mount /dev/hda1 /mnt |
umount | 卸载分区 | umount /dev/hdc6 |
mkfs | 格式化分区，创建文件系统 | mkfs -t xfs /dev/sdb1 |
fsck | 检查并修复文件系统 | fsck -C -f -t ext3 /dev/hdc6 |
文件系统
- 类型：ext2（小分区）、ext3（日志，32TB 文件系统）、ext4（1EB 文件系统，16TB 文件）、xfs（8EB，日志恢复快）。
- 挂载：通过
mount命令关联到目录，需编辑/etc/fstab实现永久挂载。
详细报告
Linux 磁盘管理是系统性能优化的关键环节，涉及磁盘设备的识别、分区、格式化、挂载和维护。以下是全面的讲解，涵盖基本概念、命令和高级主题。
1. 概述
Linux 将一切视为文件，硬件设备通过设备文件与内核驱动关联。磁盘设备通常位于 /dev 目录下，如 /dev/sda 表示第一块 SCSI/SATA/USB 磁盘，/dev/hda 表示 IDE 磁盘。
2. 磁盘结构与命名
- 设备号：主要设备号（major number）标识设备类型，次要设备号（minor number）标识同一类型的不同设备。
- 设备类型：
- 块设备：以块为单位访问数据，如磁盘。
- 字符设备：以字符为单位访问数据，如键盘。
- 网络设备：用于主机间数据交换。
- 命名规则：
- 物理设备：
- IDE：
/dev/hd[a-d]，如/dev/hda。 - SCSI/SATA/USB：
/dev/sd[a-p]，如/dev/sda。 - 软盘：
/dev/fd[0-1]。 - CD-ROM：
/dev/cdrom或/dev/sr0。
- IDE：
- 虚拟设备：
/dev/vd、/dev/xvd，常见于虚拟机。 - 分区：主分区或扩展分区编号为 1-4，逻辑分区从 5 开始，如
/dev/sda5。
3. 硬盘类型
- 接口类型：
- IDE：并行接口，最高速度 133MB/s，较老旧。
- SCSI：并行接口，最高速度 640MB/s，服务器常用。
- SATA：独立数据和电源线，最高速度 6Gbps，桌面和服务器广泛使用。
- SAS：集成数据和电源线，最高速度 6Gbps，高端服务器。
- USB：最高速度 480MB/s，适合移动设备。
- M.2：用于固态硬盘，速度快，常见于笔记本。
- 尺寸：
- LFF（3.5 寸）：台式机常用，容量大。
- SFF（2.5 寸）：服务器常用，利于密度和散热。
- HDD vs SSD：
- HDD：传统机械硬盘，使用磁盘和磁头，价格低廉，容量大，适合冷数据存储。
- SSD：固态硬盘，基于闪存，速度快，抗震性好，重量轻，但价格较高，容量相对较小，适合高性能场景。
4. 分区
- MBR（主引导记录）：
- 最多支持 4 个主分区，或 3 个主分区 + 1 个扩展分区（扩展分区内可创建逻辑分区）。
- 逻辑分区编号从 5 开始，如
/dev/sda5。 - 最大支持 2TB 磁盘，适合老旧系统。
- GPT（GUID 分区表）：
- 支持 128 个分区（默认，可配置更多）。
- 最大支持 18EB 磁盘（1EB = 1024PB，1PB = 1024TB），适合现代大容量存储。
- 分区命令：
fdisk：用于 MBR 分区管理，支持交互式操作，如fdisk /dev/sdc。gdisk：用于 GPT 分区管理，安装方式yum -y install gdisk，操作如删除（d）、新建（n）、写入（w）。parted：高级分区工具，支持大于 2TB 磁盘或小型分区，非交互式示例：parted /dev/sdb mklabel gpt yes。
5. 文件系统管理
文件系统是磁盘存储数据的组织方式，Linux 支持多种类型。
- 文件系统类型：
- ext2：适合小分区，如
/boot，无日志，性能稳定。 - ext3：ext2 的日志版本，最大 32TB 文件系统，2TB 文件（实际文件 16GB，子目录 32000）。
- ext4：ext3 的后继，最大 1EB 文件系统，16TB 文件，支持无限子目录，性能优于 ext3。
- xfs：最大 8EB 文件系统和文件，日志恢复快，常用服务器场景。
- 其他：swap（交换空间）、iso9660（CD）、btrfs、reiserfs、Windows 文件系统（FAT32、NTFS、exFAT）、Unix 文件系统（FFS、UFS、JFS2）。
- 创建文件系统：
mkfs命令用于格式化分区，示例：mkfs -t xfs /dev/sdb1。- 支持类型包括 ext2、ext3、ext4、xfs 等，可通过
-L 'LABEL'设置标签。 - 挂载与卸载：
mount：将分区挂载到指定目录，示例：mount /dev/hda1 /mnt，选项如-t（文件系统类型）、-o（挂载选项，如 ro、rw、async）。umount：卸载分区，示例：umount -lf /home，-f（强制）、-l（懒卸载）。- 永久挂载需编辑
/etc/fstab文件，格式为设备 文件系统 挂载点 类型 选项 转储 频率。 - 交换空间管理：
mkswap：设置交换分区，示例：mkswap /dev/sdb1，-c检查坏块。swapon：启用交换空间，示例：swapon -a（从/etc/fstab启用所有）。swapoff：禁用交换空间，示例：swapoff -a。
6. 磁盘使用与检查
- df：查看文件系统的整体磁盘使用量，示例：
df -h显示人类可读格式，如/dev/sda2 50G 1.2G 49G 3% /。 - 选项：
-h（人类可读）、-T（显示类型）、-i（inode 信息）、-a（包括虚拟文件系统）。 - du：检查目录或文件占用空间，示例：
du -sm /*查看每个目录的总大小。 - 选项：
-a（所有文件）、-h（人类可读）、-s（总大小）、-S（包括子目录）。 - fsck：检查并修复文件系统，示例：
fsck -C -f -t ext3 /dev/hdc6，-C显示进度、-f强制检查、-a自动修复、-y自动回答“是”。 - 支持文件系统：cramfs、ext2、ext3、msdos、vfat。
7. 其他相关命令
- lsblk：列出块设备，示例：
lsblk -f显示文件系统信息。 - partx：同步磁盘分区信息，示例：
partx -a /dev/sda添加到内核。 - partprobe：重新加载分区表，示例：
partprobe /dev/sdx通知内核更新。 - blkid：查看块设备信息，示例：
blkid -o list显示 UUID 和挂载点。
8. 高级主题
- 配额：管理用户和组的磁盘使用量，限制存储空间。
- RAID：冗余数组，提高数据冗余和性能，如 RAID 0（条带化）、RAID 1（镜像）。
- LVM：逻辑卷管理，灵活扩展磁盘空间，通过逻辑卷（LV）动态调整大小。
9. 注意事项
- 分区前备份重要数据，避免操作失误。
- GPT 适合现代大容量磁盘，MBR 适合老旧系统。
- 挂载点建议使用空目录，避免覆盖现有数据。
- 定期检查文件系统（如
fsck）以确保数据完整性。
以上内容基于可靠资源整理，适合初学者和有经验的用户参考。