Linux磁盘及文件管理系统

2021/10/25 7:09:40

编程Tag： 挂载 root dev 磁盘 linux 管理系统分区 ltt

本文主要是介绍Linux磁盘及文件管理系统，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

Linux磁盘及文件系统管理
- - 1、什么是磁盘：
  - 2、磁盘运行机理：
  - 3、磁盘的分类：
  - 4、查看磁盘分区信息命令
  - 5、linux-fdisk命令详解
  - 6、格式化Mkfs
  - 7、磁盘挂载Mount
  - 8、永久挂载
  - 10、生成磁盘故障案例
  - 11、总结
  - 12、为什么要挂载？

Linux磁盘及文件系统管理

机械hdd与固态ssd

SSD才有电子存储介质进行数据存储和读取的一种技术，突破了传统机械硬盘的性能瓶颈，拥有极高的存储性能SSD无查找延迟，存储于读取速度快同时防震抗摔

创建文件系统：

格式化：低级格式化(分区之前进行，划分磁道)、高级格式化（分区之后对分区）

1、什么是磁盘：

磁盘是一种计算机的外部存储器设备，由一个或多个覆盖有磁性材料的铝制或玻璃制的碟片组成，用来存储用户的信息，这种信息可以反复地被读取和改写。绝大多数磁盘被永久封存在一个密封的盒子里。

2、磁盘运行机理：

简单来说就是多个盘片之间靠主轴连接，电机带动主轴做旋转运动，通过多个磁头臂的摇摆和磁盘的旋转，磁头就可以在磁盘旋转的过程中就读取到磁盘中存储的各种数据

3、磁盘的分类：

(1）IDE磁盘：特点价格低廉，兼容性强，性价比高，数据传输慢，不支持热插拔等等。并口，133MBps
（2）SCSI磁盘：传输速率高，读写性能好，运行稳定，可连接多个设备。可支持热插拔，占用CPU低，但是价格相对来说比较贵，一般用于工作站或服务器上。
（3）SATA磁盘：结构简单、支持热插拔串口， 6gbps
（4）USB 串口，3.0 480MBps

(5) SAS: 串口，6gbps

其中IDE的磁盘的文件名为　　　　　　　　　 /dev/hd[a-d]
而SCSI、SATA、USB的磁盘文件名为　　　　 /dev/sd[a-p]

4、查看磁盘分区信息命令

使用df命令查看磁盘容量，不加参数以k为单位
di -i //查看inode使用情况
df -h //以G或者T或者M人性化显示
df -T //查看文件类型

**1.**使用df命令查看磁盘，下面分别介绍每一列是什么含义.

[root@ltt test]$df  -h 
文件系统                 容量  已用  可用 已用% 挂载点
devtmpfs                 2.0G     0  2.0G    0% /dev
tmpfs                    2.0G     0  2.0G    0% /dev/shm
tmpfs                    2.0G   12M  2.0G    1% /run
tmpfs                    2.0G     0  2.0G    0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/centos-root   17G  1.7G   16G   10% /
/dev/sda1               1014M  138M  877M   14% /boot
tmpfs                    394M     0  394M    0% /run/user/0

2.使用lsblk查看分区使用情况 最常用

[root@ltt test]$lsblk
NAME            MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda               8:0    0   20G  0 disk 
├─sda1            8:1    0    1G  0 part /boot
└─sda2            8:2    0   19G  0 part 
  ├─centos-root 253:0    0   17G  0 lvm  /
  └─centos-swap 253:1    0    2G  0 lvm  [SWAP]
sr0              11:0    1  4.4G  0 rom

3.使用du命令查看目录或者文件的容量，不加参数以k为单位

[root@ltt home]$du -sh  
88K

4.fdisk -l查看分区使用情况比较常用

[root@ltt test]$fdisk -l

磁盘 /dev/sda：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 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：0x0001824d

   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *        2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sda2         2099200    41943039    19921920   8e  Linux LVM

磁盘 /dev/mapper/centos-root：18.2 GB, 18249416704 字节，35643392 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 /dev/mapper/centos-swap：2147 MB, 2147483648 字节，4194304 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

5.gdisk -l查看分区使用情况一般常用

[root@ltt ~]$ gdisk -l
GPT fdisk (gdisk) version 0.8.10

Problem opening -l for reading! Error is 2.
The specified file does not exist!

m.2 固态硬盘

5、linux-fdisk命令详解

fdisk 操作硬盘的命令格式如下：

[root@ltt ~]# fdisk 设备

比如我们通过 fdisk -l 得知 /dev/hda 或者 /dev/sda 设备；我们如果想再添加或者删除

一些分区，可以用

[root@ltt ~]# fdisk /dev/hda

fdisk 的说明；

当我们通过 fdisk 设备，进入相应设备的操作时，会发现有如下的提示；以 fdisk /dev/sda

设备为例，以下同；

[root@ltt ~]# fdisk /dev/sda

Command (m for help): 在这里按 m ，就会输出帮助；

Command action

a toggle a bootable flag

b edit bsd disklabel

c toggle the dos compatibility flag

d delete a partition 注：这是删除一个分区的动作；

l list known partition types 注：l 是列出分区类型，以供我们设置相应分区的类型；

m print this menu 注：m 是列出帮助信息；

n add a new partition 注：添加一个分区；

o create a new empty DOS partition table

p print the partition table 注：p 列出分区表；

q quit without saving changes 注：不保存退出；

s create a new empty Sun disklabel

t change a partition's system id 注：t 改变分区类型；

u change display/entry units

v verify the partition table

w write table to disk and exit 注：把分区表写入硬盘并退出；

x extra functionality (experts only) 注：扩展应用，专家功能；

警告：删除分区时要小心，请看好分区的序号，如果您删除了扩展分区，扩展分区之下的逻

辑分区都会删除；所以操作时一定要小心；如果知道自己操作错了，请不要惊慌，用 q 不保

存退出；切记切记！！！！在分区操作错了之时，千万不要输入 w 保存退出！！！

通过 fdisk 的 n 指令增加一个分区；

Command (m for help): p

Disk /dev/sda: 1035 MB, 1035730944 bytes

256 heads, 63 sectors/track, 125 cylinders

Units = cylinders of 16128 * 512 = 8257536 bytes

Device Boot Start End Blocks Id System

/dev/sda1 1 25 201568+ c W95 FAT32 (LBA)

/dev/sda2 26 125 806400 5 Extended

/dev/sda5 26 50 201568+ 83 Linux

Command (m for help): n 注：增加一个分区；

创建分区成功记得同步磁盘信息

[root@ltt ~]$partprobe
Warning: 无法以读写方式打开 /dev/sr0 (只读文件系统)。/dev/sr0 已按照只读方式打开。  不影响

[root@ltt ~]$partprobe  /dev/sdb
//查看分区信息
[root@ltt ~]$cat /proc/partitions 
major minor  #blocks  name

   8        0   20971520 sda
   8        1    1048576 sda1
   8        2   19921920 sda2
  11        0    4601856 sr0
 253        0   17821696 dm-0
 253        1    2097152 dm-1
   8       16   20971520 sdb
   8       17     102400 sdb1
   8       18    5242880 sdb2
   8       19   15625216 sdb3
   8       32 3145728000 sdc

还可以查看日志：

[root@ltt ~]$tail /var/log/messages
Oct 24 17:22:32 ltt systemd-logind: New session 2 of user root.
Oct 24 17:22:56 ltt systemd: Can't open PID file /run/sendmail.pid (yet?) after start: No such file or directory
Oct 24 17:22:56 ltt systemd: Started Sendmail Mail Transport Agent.
Oct 24 17:22:56 ltt systemd: Starting Sendmail Mail Transport Client...
Oct 24 17:23:56 ltt systemd: Failed to parse PID from file /run/sm-client.pid: Invalid argument
Oct 24 17:23:56 ltt systemd: Started Sendmail Mail Transport Client.
Oct 24 17:32:20 ltt kernel: sdb: sdb1 sdb2 sdb3
Oct 24 17:32:20 ltt kernel: sdb: sdb1 sdb2 sdb3
Oct 24 17:33:35 ltt kernel: sdb: sdb1 sdb2 sdb3

gdisk 查看分区信息

[root@ltt ~]$gdisk -l /dev/sdb

同样的方法可以对GPT进行磁盘格式化

MBR与GPT的区别：

GPT和MBR是不同的分区表类型。使用MBR分区表的硬盘最多只能划分4个主分区磁盘，并且MBR最大仅支持2TB的硬盘。如果需要分区的主分区超过2TB了，则需要使用GPT分区表类型，此分区表类型不受分区个数、硬盘大小的限制。

6、格式化Mkfs

mkfs格式化盘，实质创建文件系统

使用mkfs /dev/sdb1 格式化sdb1分区

[root@ltt ~]$mkfs.ext2 /dev/sdb1
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
文件系统标签=
OS type: Linux
块大小=1024 (log=0)
分块大小=1024 (log=0)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
25688 inodes, 102400 blocks
5120 blocks (5.00%) reserved for the super user
第一个数据块=1
Maximum filesystem blocks=67371008
13 block groups
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
1976 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
	8193, 24577, 40961, 57345, 73729

Allocating group tables: 完成                            
正在写入inode表: 完成                            
Writing superblocks and filesystem accounting information: 完成

注意： mkfs. 按table键自动补全可以查询到支持的文件系统类型。

[root@ltt ~]$mkfs.
mkfs.btrfs   mkfs.cramfs  mkfs.ext2    mkfs.ext3    mkfs.ext4    mkfs.minix   mkfs.xfs

7、磁盘挂载Mount

mount 临时挂载重启失效

参数：

-a：挂载/etc/fstab配置文件中指定的文件系统。
-r：以只读方式挂载文件系统。
-w：以可读/写模式挂载文件系统。
-t fstype：指定被挂载的文件系统类型为fstype。
-o mount_options：在命令行中指定挂载选项。

步骤：

1.创建目录

2.将分区挂载到创建的目录上

3.lsblk 命令查看是否挂载成功

[root@ltt ~]$mkdir  /data1 /data2 data3 data4 data5
[root@ltt ~]$ls
=2               data4      hostname.txt              oldboy          oldboy4.txt  oldboy9.txt     rpmtree-0.3.tgz  test         ts.txt
anaconda-ks.cfg  data5      log_2021-10-09-15:57.bak  oldboy1.tar.gz  oldboy5.txt  oldboy.tar      server.txt       testboy.zip  ZMY
a.txt            err.txt    log_2021-10-09-16:14.bak  oldboy1.txt     oldboy6.txt  oldboy.tar.bz2  sleep.sh         test.sh      zmy1
b.txt            etc1       ls.txt                    oldboy2.txt     oldboy7.txt  oldboy.tar.gz   sort.txt         test.txt     zmysh
data3            file1.txt  ltt                       oldboy3.txt     oldboy8.txt  rpmtree         tar.gz           tmp
[root@ltt ~]$mount -t ext4 /dev/sdb1 /data1/
[root@ltt ~]$lsblk
NAME            MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda               8:0    0   20G  0 disk 
├─sda1            8:1    0    1G  0 part /boot
└─sda2            8:2    0   19G  0 part 
  ├─centos-root 253:0    0   17G  0 lvm  /
  └─centos-swap 253:1    0    2G  0 lvm  [SWAP]
sdb               8:16   0   20G  0 disk 
├─sdb1            8:17   0  100M  0 part /data1
├─sdb2            8:18   0    5G  0 part 
└─sdb3            8:19   0 14.9G  0 part 
sdc               8:32   0    3T  0 disk 
sr0              11:0    1  4.4G  0 rom

fstab 被损坏的情况下，让只读文件系统可写（正常情况下不使用）

mount -o  rw ,remount/

注意： 最好不要跟文件系统类型因为会默认识别。尽量使用空目录进行挂载。在查看目录大小的时候应该使用du -sh 而不是 ls -ldh

unmount卸载

参数：

-a：卸载/etc/mtab文件中记录的所有文件系统。
-t fstype：只卸载fstype类型的文件系统。

用法：umount /media

umount -t /dev/sdb1 /挂载目录

分区标识(uuid或设备名) 挂载点文件类型挂载参数不检查不备份

UUID=299d8a18-6e59-463d-84f9-bcfbf3165a00 /boot xfs defaults 0 0

8、永久挂载

1. 要挂载的设备或伪文件系统：设备名称，LABEL，UUID，伪文件系统名称

2. 挂载点（扩展为swap）

3.文件系统类型（auto 寻找默认的），

　　普通设备挂载：ext#/xfs 等文件系统类型

　　交换分区 swap：swap

　　网络挂载地址 linux之间：nfs，windos挂载：cifs

　　光盘 iso9660，文件 cifs

4. 挂载选项：defaults 有需要的功能可以添加，不能为空

5. 转储频率： 0：不做备份 1：每天转储 2：每隔一天转储

6. 开机时自检（非0），自检次序：（如果开机系统自检不过，就无法正常开机）

0：不自检 1：最先自检，一般为/ 2...：数越小优先级最大

例：将上面的使用mount挂载的我文件sdb1 在fstab里挂载

UUID="132c0ee3-0d77-4be5-9ba3-f5bb6b22e6b2" /data1    ext4     defaults        0 0
UUID="56d38982-09eb-46ee-be3b-e1199e5a0fa7" /data2    ext4     defaults         0 0

配置etc/fstab

1.查询分区uid：

blkid  /dev/sdb1

2.查询分区uid并写到etc/fstab配置文件中

[root@ltt ~]$blkid  /dev/sdb1 |awk ' {print $2}' >>/etc/fstab

3.配置好以后不需要重启使用mount -a //读取fstab配置文件信息

在这里插入图片描述

9、虚拟磁盘SWAP

概念：分区一般指定虚拟内存的大小为实际内存的1-1.5倍。如果实际内存超过8GB，可以直接划分16GB给虚拟内存即可，如果虚拟内存不够用的情况下，需要增加一个虚拟磁盘，由于不能给原有的磁盘重新分区，所以可以选择新建。

1.创建swapfile

[root@ltt ~]$dd if=/dev/zero of=/opt/swapfile  bs=40k count=102400

2.格式化swap分区

[root@ltt ~]$mkswap /opt/swapfile 
正在设置交换空间版本 1，大小 = 4095996 KiB
无标签，UUID=4e8a70d7-0524-4cad-a491-a73a84ddbe63

3.检查当前swap分区情况

[root@ltt ~]$free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           3931         241         126          11        3563        3415
Swap:          2047           0        2047

发现我们创建的swap分区每天生效，接下来就需要启动虚拟磁盘。

4.启动虚拟磁盘，并检查

//启动swapflie时，会提示权限过高 按照提示修改权限，手动输入路径不要按table键。
[root@ltt ~]$swapon /opt/swapfile 
swapon: /opt/swapfile：不安全的权限 0644，建议使用 0600。
[root@ltt ~]$swapon /opt/swapfile
swapon: /opt/swapfile：不安全的权限 0644，建议使用 0600。
swapon: /opt/swapfile：swapon 失败: 设备或资源忙

提示的信息不用管，再次使用free-m查看swap分区信息。

[root@ltt ~]$free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           3931         244         122          11        3564        3412
Swap:          6047           0        6047

5.关闭虚拟磁盘，并检查

[root@ltt ~]$free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           3931         244         122          11        3564        3412
Swap:          6047           0        6047
[root@ltt ~]$swapoff /opt/swapfile 
[root@ltt ~]$free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           3931         242         125          11        3564

提示：可以看到恢复到原来分区的信息了。

6.创建swap分区并且持久化使用

// 修改分区
[root@ltt ~]$fdisk /dev/sdb
命令(输入 m 获取帮助)：t
分区号 (1-3，默认 3)：3
Hex 代码(输入 L 列出所有代码)：82
已将分区“Linux”的类型更改为“Linux swap / Solaris”

命令(输入 m 获取帮助)：p

磁盘 /dev/sdb：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 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：0x632a6e7d

   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048      206847      102400   83  Linux
/dev/sdb2          206848    10692607     5242880   83  Linux
/dev/sdb3        10692608    41943039    15625216   82  Linux swap / Solaris

命令(输入 m 获取帮助)：w
The partition table has been altered!

Calling ioctl() to re-read partition table.

WARNING: Re-reading the partition table failed with error 16: 设备或资源忙.
The kernel still uses the old table. The new table will be used at
the next reboot or after you run partprobe(8) or kpartx(8)
正在同步磁盘。

查看日志信息

[root@ltt ~]$tail /var/log/messages
Oct 24 21:30:19 ltt systemd-logind: New session 6 of user root.
Oct 24 21:31:02 ltt systemd: Can't open PID file /run/sendmail.pid (yet?) after start: No such file or directory
Oct 24 21:31:02 ltt systemd: Started Sendmail Mail Transport Agent.
Oct 24 21:31:02 ltt systemd: Starting Sendmail Mail Transport Client...
Oct 24 21:32:02 ltt systemd: Failed to parse PID from file /run/sm-client.pid: Invalid argument
Oct 24 21:32:02 ltt systemd: Started Sendmail Mail Transport Client.
Oct 24 21:34:04 ltt systemd-logind: Removed session 2.
Oct 24 21:42:01 ltt kernel: Adding 4095996k swap on /opt/swapfile.  Priority:-3 extents:2 across:5957548k FS
Oct 24 21:56:42 ltt systemd: Started Session 7 of user root.
Oct 24 21:56:42 ltt systemd-logind: New session 7 of user root.

查看这个文件的信息 cat /proc/partitions

[root@ltt ~]$cat  /proc/partitions 
major minor  #blocks  name

   8        0   20971520 sda
   8        1    1048576 sda1
   8        2   19921920 sda2
  11        0    4601856 sr0
 253        0   17821696 dm-0
 253        1    2097152 dm-1
   8       16   20971520 sdb
   8       17     102400 sdb1
   8       18    5242880 sdb2
   8       19   15625216 sdb3   //表示已经被识别了
   8       32 3145728000 sdc

格式化swap分区

mkswap /dev/sdb3
正在设置交换空间版本 1，大小 = 15625212 KiB
无标签，UUID=b7a924e8-6f41-4423-a190-68d82da4c11a
[root@ltt ~]$swapon -s
文件名				类型		大小	已用	权限
/dev/dm-1                              	partition	2097148	0	-2
/dev/sdb3                              	partition	15625212

将swap分区信息写入到etc/fstab配置文件中

[root@ltt ~]$blkid  /dev/sdb3 |awk '{print $2}'>>/etc/fstab 
[root@ltt ~]$vim /etc/fstab 
UUID="b7a924e8-6f41-4423-a190-68d82da4c11a" /data3    ext4      defaults      0  0

验证是否创建成功

root@ltt ~]$mount -a //刷新分区信息 
root@ltt ~]$swapon  /dev/sdb3
[root@ltt ~]$free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           3931         256         123          11        3552        3401
Swap:         17306           0       17306
[root@ltt ~]$free -mh
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           3.8G        256M        123M         11M        3.5G        3.3G
Swap:           16G          0B         16G

10、生成磁盘故障案例

Inode被占满，导致磁盘有可用的剩余空间也无法使用

Block现在线上正在运行Nginx服务，Nginx产生的日志已经达到了20个G，磁盘眼看就要满了，如果不要重启的方式你还有其他的方法吗？

//  是会删除文件，但不会释放。
rm -rf access.log
//  正确做法如下，清空文件即可释放文件内容
>.access.log

11、总结

查看分区：

fdisk -l
gdisk-l
lsblk

创建分区：fdisk(MBR)、gdisk(GPT)

同步分区：partprobe

创建文件系统(格式化)：mkfs .etx4/xfs、mkfs -t etx4/xfs、mkswap

要求分区类型为82

swapon 开启 swapoff 关闭

挂载：

临时挂载： mount

永久挂载： /etc/fstab

建议使用blkid 查看设备uuid ，使用uuid挂载

卸载 umount

12、为什么要挂载？

因为Linux系统将所有的硬件设备都当做文件来处理，当使用光驱等硬件设备时，就必须将其挂载到系统中，只有这样Linux才能识别。
也就是所谓的Linux系统“一切皆文件”，所有文件都放置在以根目录为树根的树形目录结构中。在 Linux 看来，任何硬件设备也都是文件，它们各有自己的一套文件系统(文件目录结构)。
当在 Linux 系统中使用这些硬件设备时，只有将Linux本身的文件目录与硬件设备的文件目录合二为一，硬件设备才能为我们所用。合二为一的过程称为“挂载”。
如果不挂载，通过Linux系统中的图形界面系统可以查看找到硬件设备，但命令行方式无法找到。
挂载，指的就是将设备文件中的顶级目录连接到 Linux 根目录下的某一目录(最好是空目录)，访问此目录就等同于访问设备文件。
纠正一个误区，并不是根目录下任何一个目录都可以作为挂载点，由于挂载操作会使得原有目录中文件被隐藏，因此根目录以及系统原有目录都不要作为挂载点，会造成系统异常甚至崩溃，挂载点最好是新建的空目录。
根目录下的 /dev/ 目录文件负责所有的硬件设备文件，事实上，当 U 盘插入 Linux 后，系统也确实会给 U 盘分配一个目录文件(比如 sdb1)，就位于 /dev/ 目录下(/dev/sdb1)，但无法通过 /dev/sdb1/ 直接访问 U 盘数据，访问此目录只会提供给你此设的的一些基本信息(比如容量)。
总之，Linux 系统使用任何硬件设备，都必须将设备文件与已有目录文件进行挂载。

批注：简言之，linux读取文件需要从根目录出发，外部设备不在根目录下，所以无法访问，通过挂载，就可以让外部设备加入到根目录结构中，就能被访问了。

这篇关于Linux磁盘及文件管理系统的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！