第七天
磁盘结构
设备文件
一切皆文件：open(), read(), write(), close()
设备文件：关联至一个设备驱动程序，进而能够跟与之对应硬件设备进行通信
设备号码：
主设备号：major number, 标识设备类型
次设备号：minor number, 标识同一类型下的不同设备
设备类型：
块设备：block，存取单位“块”，磁盘
字符设备：char，存取单位“字符”，键盘
磁盘设备的设备文件命名：
/dev/DEV_FILE
/dev/sdX # SAS,SATA,SCSI,IDE,USB
/dev/nvme0n# #nvme协议硬盘，如：第一个硬盘：nvme0n1，第二个硬盘：nvme0n2
虚拟磁盘
/dev/vd
/dev/xvd
不同磁盘标识：a-z,aa,ab…
示例
/dev/sda, /dev/sdb,……
范例：创建设备文件
[root@centos8 ~]#df /boot
Filesystem 1K-blocks Used Available Use% Mounted on
/dev/sda1 999320 130848 799660 15% /boot
[root@centos8 ~]#ls /boot
config-4.18.0-147.el8.x86_64 loader
efi lost+found
grub2 System.map-4.18.0-
147.el8.x86_64
initramfs-0-rescue-5b85fc7444b240a992c42ce2a9f65db5.img vmlinuz-0-rescue-
5b85fc7444b240a992c42ce2a9f65db5
initramfs-4.18.0-147.el8.x86_64.img vmlinuz-4.18.0-
147.el8.x86_64
initramfs-4.18.0-147.el8.x86_64kdump.img
[root@centos8 ~]#mknod /data/partition-sda1 b 8 1
[root@centos8 ~]#ll /data/partition-sda1
brw-r--r-- 1 root root 8, 1 Apr 13 09:15 /data/partition-sda1
[root@centos8 ~]#mount /data/partition-sda1 /mnt/
[root@centos8 ~]#ls /mnt
config-4.18.0-147.el8.x86_64 loader
efi lost+found
grub2 System.map-4.18.0-
147.el8.x86_64
initramfs-0-rescue-5b85fc7444b240a992c42ce2a9f65db5.img vmlinuz-0-rescue-
5b85fc7444b240a992c42ce2a9f65db5
initramfs-4.18.0-147.el8.x86_64.img vmlinuz-4.18.0-
147.el8.x86_64
initramfs-4.18.0-147.el8.x86_64kdump.img
[root@centos8 ~]#ll /dev/zero
crw-rw-rw- 1 root root 1, 5 Apr 13 08:03 /dev/zero
[root@centos8 ~]#mknod /data/zero c 1 5
[root@centos8 ~]#ll /data/zero
crw-r--r-- 1 root root 1, 5 Apr 13 09:17 /data/zero
范例: 操纵设备文件
[root@centos8 ~]#ll /dev/null /dev/zero
crw-rw-rw- 1 root root 1, 3 Aug 14 2020 /dev/null
crw-rw-rw- 1 root root 1, 5 Aug 14 2020 /dev/zero
[root@centos8 ~]#mknod /data/testdev c 1 5
[root@centos8 ~]#ll /data/testdev
crw-r--r-- 1 root root 1, 5 Aug 14 09:26 /data/testdev
[root@centos8 ~]#dd if=/data/testdev of=/data/test1.img bs=1 count=10
10+0 records in
10+0 records out
10 bytes copied, 9.0379e-05 s, 111 kB/s
[root@centos8 ~]#ll /data/test1.img
-rw-r--r-- 1 root root 10 Aug 14 09:27 /data/test1.img
[root@centos8 ~]#hexdump -C /data/test1.img
00000000 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |..........|
0000000a
[root@centos8 ~]#rm -f /data/testdev
[root@centos8 ~]#ll /data
total 4
-rw-r--r-- 1 root root 10 Aug 14 09:27 test1.img
[root@centos8 ~]#cp /dev/zero /data/zero
^C
[root@centos8 ~]#ll -h /data/zero
-rw-r--r-- 1 root root 155M Aug 14 09:29 /data/zero
[root@centos8 ~]#ll -h /data/zero /dev/zero
-rw-r--r-- 1 root root 155M Aug 14 09:29 /data/zero
crw-rw-rw- 1 root root 1, 5 Aug 14 2020 /dev/zero
[root@centos8 ~]#cp -a /dev/zero /data/zero
cp: overwrite '/data/zero'? y
[root@centos8 ~]#ll /data/zero
crw-rw-rw- 1 root root 1, 5 Aug 14 2020 /data/zero
硬盘接口类型
IDE：133MB/s，并行接口，早期家用电脑
SCSI：640MB/s，并行接口，早期服务器
SATA：6Gbps，SATA数据端口与电源端口是分开的，即需要两条线，一条数据线，一条电源线
SAS：6Gbps，SAS是一整条线，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中不包含供电线。SATA标准其实是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
USB：480MB/s
M.2：
注意：速度不是由单纯的接口类型决定，支持Nvme协议硬盘速度是最快的
服务器硬盘大小
LFF：3.5寸，一般见到的那种台式机硬盘的大小
SFF：Small Form Factor 小形状因数，2.5寸，注意不同于2.5寸的笔记本硬盘
L、S分别是大、小的意思，目前服务器或者盘柜采用sff规格的硬盘主要是考内虑增大单位密度内的磁盘
容量、增强散热、减小功耗
机械硬盘和固态硬盘
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。机械硬盘中所有的盘片都装在一个旋转轴上，每张盘片之间是平行的，在每个盘片的存储面上有一个磁头，磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小，所有的磁头联在一个磁头控制器上，由磁头控制器负责各个磁头的运动。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。数据通过磁头由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上，也可以通过相反方式读取。硬盘为精密设备，进入硬盘的空气必须过滤固态硬盘（SSD）：Solid State Drive，用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，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也与普通硬盘一致相较于HDD，SSD在防震抗摔、传输速率、功耗、重量、噪音上有明显优势，SSD传输速率性能是HDD的2倍
相较于SSD，HDD在价格、容量占有绝对优势，硬盘有价，数据无价，目前SSD不能完全取代HHD
机械硬盘结构
固态硬盘（SSD）
硬盘存储术语
硬盘存储术语** CHS
head：磁头 磁头数=盘面数
track：磁道 磁道=柱面数
sector：扇区，512bytes
cylinder：柱面 1柱面=512 * sector数/track*head数=512*63*255=7.84M
CentOS 5 之前版本 Linux 以柱面的整数倍划分分区，CentOS 6之后可以支持以扇区划分分区
范例:
[root@centos6 ~]#echo "scale=2;512*63*255/1024/1024" |bc
7.84
\#查看CHS
[root@centos6 ~]#fdisk -l /dev/sda
Disk /dev/sda: 214.7 GB, 214748364800 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 26108 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x0006fc79
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sda1 * 1 131 1048576 83 Linux
Partition 1 does not end on cylinder boundary.
/dev/sda2 131 12879 102400000 83 Linux
/dev/sda3 12879 19253 51200000 83 Linux
/dev/sda4 19253 26109 55065600 5 Extended
/dev/sda5 19254 19515 2097152 82 Linux swap / Solaris
[root@centos8 ~]#fdisk -u=cylinder -l /dev/sda
Disk /dev/sda: 200 GiB, 214748364800 bytes, 419430400 sectors
Geometry: 255 heads, 2 sectors/track, 26108 cylinders
Units: cylinders of 510 * 512 = 261120 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x59474ddcDevice Boot Start End Cylinders Size Id Type
/dev/sda1 * 5 4117 4113 1G 83 Linux
/dev/sda2 4117 415323 411207 100G 83 Linux
/dev/sda3 415323 620926 205604 50G 83 Linux
/dev/sda4 620926 822413 201488 49G 5 Extended
/dev/sda5 620930 629154 8225 2G 82 Linux swap / Solaris
范例：识别SSD和机械硬盘类型
\#1表示机械，0表示SSD
[root@centos8 ~]#lsblk -d -o name,rota
NAME ROTA
sda 1
sr0 1
nvme0n1 0
nvme0n2 0
[root@centos8 ~]#ls /sys/block/
nvme0n1 nvme0n2 sda sr0
[root@centos8 ~]#cat /sys/block/*/queue/rotational
0
0
1
1
[root@centos8 ~]#cat /sys/block/sda/queue/rotational
1
[root@centos8 ~]#cat /sys/block/sr0/queue/rotational
1
[root@centos8 ~]#cat /sys/block/nvme0n1/queue/rotational
0
[root@centos8 ~]#cat /sys/block/nvme0n2/queue/rotational
0
范例: 测速
[root@ubuntu1804 ~]#dd | hdparm -t /dev/sda
/dev/sda:
Timing buffered disk reads: 1854 MB in 3.00 seconds = 617.80 MB/sec
区位记录磁盘扇区结构****ZBR（Zoned Bit Recording）
CHS
CHS采用 24 bit位寻址
其中前10位表示cylinder，中间8位表示head，后面6位表示sector
最大寻址空间 8 GB
LBA（logical block addressing）
LBA是一个整数，通过转换成 CHS 格式完成磁盘具体寻址
ATA-1规范中定义了28位寻址模式，以每扇区512位组来计算，ATA-1所定义的28位LBA上限达到
128 GiB。2002年ATA-6规范采用48位LBA，同样以每扇区512位组计算容量上限可达128 Petabytes
由于CHS寻址方式的寻址空间在大概8GB以内，所以在磁盘容量小于大概8GB时，可以使用CHS寻址方
式或是LBA寻址方式；在磁盘容量大于大概8GB时，则只能使用LBA寻址方式
管理存储
使用磁盘空间过程
1. 设备分区
2. 创建文件系统
3. 挂载新的文件系统
磁盘分区
为什么分区
优化I/O性能
实现磁盘空间配额限制
提高修复速度
隔离系统和程序
安装多个OS
采用不同文件系统
分区方式
两种分区方式：MBR，GPT
MBR****分区
MBR：Master Boot Record，1982年，使用32位表示扇区数，分区不超过2T
划分分区的单位：
CentOS 5 之前按整柱面划分
CentOS 6 版本后可以按Sector划分
0磁道0扇区：512bytes
446bytes: boot loader 启动相关
64bytes：分区表，其中每16bytes标识一个分区
2bytes: 55AA，标识位
MBR分区中一块硬盘最多有4个主分区，也可以3主分区+1扩展(N个逻辑分区)
MBR分区：主和扩展分区对应的1--4，/dev/sda3，逻辑分区从5开始，/dev/sda5
MBR分区结构硬盘主引导记录MBR由4个部分组成
主引导程序（偏移地址0000H--0088H），它负责从活动分区中装载，并运行系统引导程序
出错信息数据区，偏移地址0089H--00E1H为出错信息，00E2H--01BDH全为0字节
分区表（DPT,Disk Partition Table）含4个分区项，偏移地址01BEH--01FDH,每个分区表项长16个
字节，共64字节为分区项1、分区项2、分区项3、分区项4
结束标志字，偏移地址01FE--01FF的2个字节值为结束标志55AA
GPT****分区**
GPT：GUID（Globals Unique Identifiers） partition table 支持128个分区，使用64位，支持8Z（
512Byte/block ）64Z （ 4096Byte/block）
使用128位UUID(Universally Unique Identifier) 表示磁盘和分区 GPT分区表自动备份在头和尾两份，
并有CRC校验位
UEFI (Unified Extensible Firmware Interface 统一可扩展固件接口)硬件支持GPT，使得操作系统可以
启动
范例: 备份MBR的分区表,并破坏后恢复
\#备份MBR分区表
[root@centos8 ~]#dd if=/dev/sda of=/data/dpt.img bs=1 count=64 skip=446
[root@centos8 ~]#scp /data/dpt.img 10.0.0.102:
\#破坏MBR分区表
[root@centos8 ~]#dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=1 count=64 seek=446
\#无法启动
[root@centos8 ~]#reboot
\#用光盘启动,进入rescue mode,选第3项skip to shell
\#配置网络
\#ifconfig ens160 10.0.0.8/24
\#ip a a 10.0.0.8/24 dev ens160
\#scp 10.0.0.102:/root/dpt.img .
\#恢复MBR分区表
\#dd if=dpt.img of=/dev/sda bs=1 seek=446
\#rebootGPT分区结构分为4个区域：
问题：利用分区策略相同的另一台主机的分区表来还原和恢复当前主机破环的分区表？
GPT头
分区表
GPT分区
备份区域
BIOS和UEFI**
BIOS是固化在电脑主板上的程序，主要用于开机系统自检和引导操作系统。目前新式的电脑基本上都是
UEFI启动
BIOS（Basic Input Output System 基本输入输出系统）主要完成系统硬件自检和引导操作系统，操作
系统开始启动之后，BIOS的任务就完成了。系统硬件自检：如果系统硬件有故障，主板上的扬声器就会
发出长短不同的“滴滴”音，可以简单的判断硬件故障，比如“1长1短”通常表示内存故障，“1长3短”通常
表示显卡故障
BIOS在1975年就诞生了，使用汇编语言编写，当初只有16位，因此只能访问1M的内存，其中前640K
称为基本内存，后384K内存留给开机和各类BIOS本身使用。BIOS只能识别到主引导记录（MBR）初始
化的硬盘，最大支持2T的硬盘，4个主分区（逻辑分区中的扩展分区除外），而目前普遍实现了64位系
统，传统的BIOS已经无法满足需求了，这时英特尔主导的EFI就诞生了
EFI（Extensible Firmware Interface）可扩展固件接口，是 Intel 为 PC 固件的体系结构、接口和服务
提出的建议标准。其主要目的是为了提供一组在 OS 加载之前（启动前）在所有平台上一致的、正确指
定的启动服务，被看做是BIOS 的继任者，或者理解为新版BIOS。
UEFI是由EFI1.10为基础发展起来的，它的所有者已不再是Intel，而是一个称作Unified EFI Form的国际
组织
UEFI(Unified Extensible Firmware Interface)统一的可扩展固件接口， 是一种详细描述类型接口的标
准。UEFI 相当于一个轻量化的操作系统，提供了硬件和操作系统之间的一个接口，提供了图形化的操
作界面。最关键的是引入了GPT分区表，支持2T以上的硬盘，硬盘分区不受限制
BIOS和UEFI****区别
BIOS采用了16位汇编语言编写，只能运行在实模式（内存寻址方式由16位段寄存器的内容乘以16(10H)
当做段基地址，加上16位偏移地址形成20位的物理地址）下，可访问的内存空间为1MB，只支持字符
操作界面
UEFI采用32位或者64位的C语言编写，突破了实模式的限制，可以达到最大的寻址空间，支持图形操作
界面，使用文件方式保存信息，支持GPT分区启动，适合和较新的系统和硬件的配合使用BIOS+MBR与UEFI+GPT
MSDN (Microsoft Developer Network) 指出，Windows 只能安装于 BIOS + MBR 或是 UEFI + GPT 的
组合上，而 BIOS + GPT 和 UEFI + MBR 是不允许的。但是 BIOS + GPT + GRUB 启动Linux 是可以的
管理分区
列出块设备
lsblk
创建分区命令
fdisk 管理MBR分区
gdisk 管理GPT分区
parted 高级分区操作，可以是交互或非交互方式
重新设置内存中的内核分区表版本，适合于除了CentOS 6 以外的其它版本 5，7，8
** parted** 命令
注意：parted的操作都是实时生效的，小心使用
格式：
parted [选项]... [设备 [命令 [参数]...]...]
范例：
parted /dev/sdb mklabel gpt|msdos
parted /dev/sdb print
parted /dev/sdb mkpart primary 1 200 （默认M）
parted /dev/sdb rm 1
parted -l 列出所有硬盘分区信息
范例
[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb print
Error: /dev/sdb: unrecognised disk label
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 21.5GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: unknown
Disk Flags:
[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb mklabel gpt
Information: You may need to update /etc/fstab.
[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb print
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 21.5GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags:
Number Start End Size File system Name Flags
[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb mkpart primary 1 1001
Information: You may need to update /etc/fstab.
[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb print
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 21.5GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags:
Number Start End Size File system Name Flags
1 1049kB 1001MB 1000MB primary
[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb mkpart primary 1002 1102
Information: You may need to update /etc/fstab.
[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb print
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 21.5GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags:
Number Start End Size File system Name Flags
1 1049kB 1001MB 1000MB primary
2 1002MB 1102MB 99.6MB primary
[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb rm 2
Information: You may need to update /etc/fstab.
[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb print
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 21.5GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags:
Number Start End Size File system Name Flags
1 1049kB 1001MB 1000MB primary
[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb mklabel msdos
Warning: The existing disk label on /dev/sdb will be destroyed and all data on
this disk will be lost. Do you want to continue?
Yes/No? Y
Information: You may need to update /etc/fstab.
[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb print
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 21.5GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: msdos
Disk Flags:
Number Start End Size Type File system Flags
[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb
GNU Parted 3.2
Using /dev/sdb
Welcome to GNU Parted! Type 'help' to view a list of commands.
(parted) help
align-check TYPE N check partition N for TYPE(min|opt)
alignment
help [COMMAND] print general help, or help on
COMMAND
mklabel,mktable LABEL-TYPE create a new disklabel (partition
table)
mkpart PART-TYPE [FS-TYPE] START END make a partition
name NUMBER NAME name partition NUMBER as NAME
print [devices|free|list,all|NUMBER] display the partition table,
available devices, free space, all found partitions, or a particular partition
quit exit program
rescue START END rescue a lost partition near START
and END
resizepart NUMBER END resize partition NUMBER
rm NUMBER delete partition NUMBER
select DEVICE choose the device to edit
disk_set FL
AG STATE change the FLAG on selected device
disk_toggle [FLAG] toggle the state of FLAG on selected
device
set NUMBER FLAG STATE change the FLAG on partition NUMBER
toggle [NUMBER [FLAG]] toggle the state of FLAG on partition
NUMBER
unit UNIT set the default unit to UNIT
version display the version number and
copyright information of GNU Parted
(parted)
分区工具fdisk和gdisk
fdisk -l [-u] [device...] 查看分区
fdisk [device...] 管理MBR分区
gdisk [device...] 类fdisk 的GPT分区工具
子命令：
p 分区列表
t 更改分区类型
n 创建新分区
d 删除分区
v 校验分区
u 转换单位
w 保存并退出
q 不保存并退出
查看内核是否已经识别新的分区
cat /proc/partitions
CentOS 7,8 同步分区表****:
partprobe
CentOS6 通知内核重新读取硬盘分区表
新增分区用
partx -a /dev/DEVICE
kpartx -a /dev/DEVICE -f: force
\#示例：
[root@centos6 ~]#partx -a /dev/sda
删除分区用
partx -d --nr M-N /dev/DEVICE
\#示例：
[root@centos6 ~]#partx -d --nr 6-8 /dev/sda
范例:非交互式创建分区
echo -e 'n\np\n\n\n+2G\nw\n' | fdisk /dev/sdc
范例:
\#增加了6,7分区
[root@centos6 ~]#fdisk /dev/sda
Command (m for help): w
The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.WARNING: Re-reading the partition table failed with error 16: Device or resource
busy.
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)
Syncing disks.
\#分区表不同步
[root@centos6 ~]#lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sr0 11:0 1 3.7G 0 rom
sda 8:0 0 200G 0 disk
├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
├─sda2 8:2 0 97.7G 0 part /
├─sda3 8:3 0 48.8G 0 part /data
├─sda4 8:4 0 1K 0 part
└─sda5 8:5 0 2G 0 part [SWAP]
\#同步分区表
[root@centos6 ~]#partx -a /dev/sda
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 1
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 2
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 3
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 4
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 5
[root@centos6 ~]#lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sr0 11:0 1 3.7G 0 rom
sda 8:0 0 200G 0 disk
├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
├─sda2 8:2 0 97.7G 0 part /
├─sda3 8:3 0 48.8G 0 part /data
├─sda4 8:4 0 1K 0 part
├─sda5 8:5 0 2G 0 part [SWAP]
├─sda6 8:6 0 2G 0 part
└─sda7 8:7 0 3G 0 part
\#删除了6,7分区
[root@centos6 ~]#fdisk /dev/sda
Command (m for help): w
The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
WARNING: Re-reading the partition table failed with error 16: Device or resource
busy.
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)
Syncing disks.
[root@centos6 ~]#
[root@centos6 ~]#lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sr0 11:0 1 3.7G 0 rom
sda 8:0 0 200G 0 disk
├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
├─sda2 8:2 0 97.7G 0 part /
├─sda3 8:3 0 48.8G 0 part /data
├─sda4 8:4 0 1K 0 part
├─sda5 8:5 0 2G 0 part [SWAP]
├─sda6 8:6 0 2G 0 part
└─sda7 8:7 0 3G 0 part
#同步分区表
[root@centos6 ~]#partx -d --nr 6-7 /dev/sda
[root@centos6 ~]#lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sr0 11:0 1 3.7G 0 rom
sda 8:0 0 200G 0 disk
├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
├─sda2 8:2 0 97.7G 0 part /
├─sda3 8:3 0 48.8G 0 part /data
├─sda4 8:4 0 1K 0 part
└─sda5 8:5 0 2G 0 part [SWAP]
范例: 批量创建分区
[root@centos8 ~]#echo -e 'n\np\n\n\n+1G\nw' | fdisk /dev/sdb
[root@centos8 ~]#fdisk /dev/sdb <<EOF
n
p
+1G
w
EOF
[root@centos8 ~]#lsblk /dev/sdb
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sdb 8:16 0 20G 0 disk
├─sdb1 8:17 0 1G 0 part
└─sdb2 8:18 0 1G 0 part
文件系统
文件系统概念
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。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件结构称为文件管理系统，简称文件系统
从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进
行保护和检索的系统。具体地说，它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
支持的文件系统：
/lib/modules/`uname -r`/kernel/fs
各种文件系统：https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_file_systems
帮助：man 5 fs
重点
fdisk的使用
[04:14:44 root@localhost ~][#echo "scale=2;512*63*255/1024/1024" |bc
7.84
[11:21:47 root@localhost ~][#fdisk -l /dev/sda
fdisk: cannot open /dev/sda: No such file or directory
[11:22:18 root@localhost ~][#ll
total 36
-rw-r--r--. 1 root root 0 Feb 23 12:46 2024-02-23.log
-rw-------. 1 root root 1082 Feb 23 06:57 anaconda-ks.cfg
-rw-r--r--. 1 root root 128 Feb 24 11:20 a.txt
-rw-r--r--. 1 root root 1 Feb 23 11:02 bashrc
drwxr-xr-x. 2 root root 6 Feb 25 04:39 book
-rw-r--r--. 1 root root 43 Feb 24 12:09 b.txt
-rw-r--r--. 1 root root 42 Feb 25 00:08 c.txt
drwxr-xr-x 2 root root 6 Feb 25 11:21 data
-rw-r--r--. 1 root root 21 Feb 23 12:33 f1.txt
-rw-r--r--. 1 root root 68 Feb 24 14:23 hello.txt
-rw-r--r--. 1 root root 0 Feb 24 02:24 install.log
-rw-r--r-- 1 root root 537 May 11 2022 rm.sh
-rw-r--r--. 1 root root 55 Feb 25 00:15 test.txt
[11:22:20 root@localhost ~][#lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
sr0 11:0 1 9.8G 0 rom
nvme0n1 259:0 0 200G 0 disk
├─nvme0n1p1 259:1 0 1G 0 part /boot
└─nvme0n1p2 259:2 0 199G 0 part
├─rl-root 253:0 0 70G 0 lvm /
├─rl-swap 253:1 0 2G 0 lvm [SWAP]
└─rl-home 253:2 0 127G 0 lvm /home
[11:22:28 root@localhost ~][#fdisk -l /dev/nvme0n1
Disk /dev/nvme0n1: 200 GiB, 214748364800 bytes, 419430400 sectors
Disk model: VMware Virtual NVMe Disk
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x2a3eb6fa
Device Boot Start End Sectors Size Id Type
/dev/nvme0n1p1 * 2048 2099199 2097152 1G 83 Linux
/dev/nvme0n1p2 2099200 419430399 417331200 199G 8e Linux LVM
[11:23:08 root@localhost ~][#fdisk -u=cylinder -l /dev/nvme0n1
Disk /dev/nvme0n1: 200 GiB, 214748364800 bytes, 419430400 sectors
Disk model: VMware Virtual NVMe Disk
Geometry: 255 heads, 2 sectors/track, 204800 cylinders
Units: cylinders of 510 * 512 = 261120 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x2a3eb6fa
Device Boot Start End Cylinders Size Id Type
/dev/nvme0n1p1 * 5 4117 4113 1G 83 Linux
/dev/nvme0n1p2 4117 822413 818297 199G 8e Linux LVM
对上面的命令的解释
这段对话记录了在Linux终端中执行的一系列命令及其输出：
1. 使用`echo`和`bc`命令计算了一个数学表达式，结果为7.84。
2. 尝试使用`fdisk -l /dev/sda`列出磁盘`sda`的分区信息，但返回错误提示“fdisk: cannot open /dev/sda: No such file or directory”，表明系统中不存在名为`sda`的磁盘设备。
3. 执行`ll`（等同于`ls -l`）命令显示当前目录下的文件和目录详细列表。
4. 使用`lsblk`命令列出所有块设备及其挂载点。结果显示系统中的主要存储设备是`nvme0n1`，并分为两个分区：`nvme0n1p1`、`nvme0n1p2`，以及通过LVM管理的逻辑卷rl-root、rl-swap和rl-home分别挂载到根目录`/`、交换空间`[SWAP]`和`/home`。
5. 再次尝试使用`fdisk -l /dev/nvme0n1`成功列出了`nvme0n1`磁盘的详细分区信息，它被划分为一个大小为1GB的主分区`nvme0n1p1`用于引导，以及一个大小为199GB的主分区`nvme0n1p2`，该分区被用作Linux LVM。
6. 最后，使用`fdisk -u=cylinder -l /dev/nvme0n1`以柱面方式显示`nvme0n1`的分区信息，尽管现代硬盘已不再实际使用柱面、磁头、扇区的传统CHS寻址方式，但在某些情况下仍可选择这种方式查看分区布局。
识别SSD和机械硬盘类型
#1表示机械 0表示SSD
[11:27:47 root@localhost ~][#cat /sys/block/*/queue/rotational
0
0
0
0
1
测速
[11:28:40 root@localhost ~][#dd | hdparm -t /dev/nvme0n1
/dev/nvme0n1:
Timing buffered disk reads: 8698 MB in 3.00 seconds = 2899.01 MB/sec
补充
对于dd命令的使用以及du命令的使用
[root@localhost text]# dd if=/dev/zero of=sun.txt bs=1M count=1
1+0 records in
1+0 records out
1048576 bytes (1.0 MB) copied, 0.006107 seconds, 172 MB/s
[root@localhost text]# du -sh sun.txt
1.1M sun.txt
命令解释
使用 dd 命令从 /dev/zero（一个提供无限零字节流的特殊文件）创建了一个名为 sun.txt 的新文件：
Bash
dd if=/dev/zero of=sun.txt bs=1M count=1
这条命令的意思是将 1MB（bs=1M 表示每个块大小为1MB）的数据从 /dev/zero 源复制到目标文件 sun.txt 中。实际输出结果显示，成功写入了1048576字节（即1MB），耗时约为0.006107秒，计算得出的传输速度大约为172 MB/s。
使用 du -sh sun.txt 命令查看 sun.txt 文件的大小：
Bash
du -sh sun.txt
输出结果表明，sun.txt 文件占用的空间大小为1.1M。这里之所以显示为1.1M而不是1M，是因为文件系统分配磁盘空间时可能会使用一定的内部开销（如inode、元数据等），因此实际使用的存储空间略大于请求的1MB。
重点
磁盘结构
磁头head
磁道track--柱面cylinder
扇区sector
分区类型方案
MBR
不支持2T以上硬盘
分区类型--
扩展分区
主分区 ---只支持4个主分区
逻辑分区
GPT
主分区--128主分区
分区工具
fdisk
gdisk
parted
partprobe--分区同步工具
管理文件系统
mkfs.ext4
mkfs.sfs
tune2fs 管理ext
xfs_info 查看xfs文件系统
fsck.xfs
fsck.ext4
文件系统修复和检测
挂载
mount
umount
/etc/fstab 设备名|UUID 挂载点 文件系统类型 defaults 0 0
swap分区
创建swap
禁用swap
RAID
常见级别
0 1 5 6 10 01
1. **RAID 0**
- 磁盘利用率：100%（所有磁盘容量总和）
- 最少几块硬盘实现：2块
- 容错性：无容错能力，任意一块硬盘损坏将导致整个阵列数据丢失。
- 性能：读写性能优秀，因为数据被分散在多个磁盘上并行处理。
2. **RAID 1**
- 磁盘利用率：50%（因为是镜像，每增加一块硬盘，实际可用空间只增加相当于一块硬盘的容量）
- 最少几块硬盘实现：2块
- 容错性：可以防止一块硬盘损坏，两块中任意一块硬盘故障时，系统仍可以从另一块正常运行。
- 性能：读取性能与单个磁盘相同，但写入速度受限于最慢的磁盘；读取可靠性高，因为有冗余备份。
3. **RAID 5**
- 磁盘利用率：N-1/N（N为磁盘总数，例如4块硬盘时利用率为75%）
- 最少几块硬盘实现：3块
- 容错性：可以防止一块硬盘损坏，通过奇偶校验信息重建数据。
- 性能：读取性能接近RAID 0，写入性能稍逊于RAID 0，因为涉及到奇偶校验计算。
4. **RAID 6**
- 磁盘利用率：(N-2)/N（N为磁盘总数，例如6块硬盘时利用率为83.3%）
- 最少几块硬盘实现：4块
- 容错性：可以防止两块硬盘同时损坏，具有更高的冗余度。
- 性能：与RAID 5相似，但由于引入了第二个奇偶校验块，所以其写入性能略低于RAID 5，但提供了双磁盘故障保护。
5. **RAID 10 (也称为RAID 1+0 或 0+1)**
- 磁盘利用率：50%（因为先做镜像再做条带化）
- 最少几块硬盘实现：4块（通常以偶数块为一组，如2对镜像组进行条带化）
- 容错性：可同时容忍一个镜像组内的一块硬盘故障，以及另一个镜像组内的任何一块硬盘故障。
- 性能：读写性能优秀，结合了RAID 0的并行性和RAID 1的高可靠性，尤其适合读写频繁且对性能要求高的应用场景。
至于RAID 01这个表述，在实际应用中并不常见。如果按照字面理解，它可能是指先使用RAID 0然后在两个或更多RAID 0阵列间做RAID 1镜像，但这通常是不必要的，因为直接采用RAID 10就可以达到更好的效果。在实践中，更推荐使用标准的RAID级别组合，而不是非标准的“RAID 01”。
逻辑卷
创建
pvcreate
vgcreate
lvcreate
在线扩容
离线扩容
快照
创建
还原数据