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Fdisk．exe）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
MBR=446B
DPT（Disk Partition Table硬盘分区表）=64B
最后两个字节"55，AA"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(1EB=1024PB,1PB=1024TB,1TB=1024GB)
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：P+P+P+E(l+l+l)， 容量自定
[root@server ~]# 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:[root@server ~]# 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
[root@server ~]# partprobe
例2：对/dev/sdb，进行分区，P+P+E (l+l) P:1G P:3G L: 10G L:剩余
命令：****[root@server ~]# fdisk /dev/sdb
命令参考例一，注：此题为P+P+E，因此需要在第三次选择分区时输入e。
[root@server ~]# 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
[root@server ~]# 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：
[root@server ~]# lsblk /dev/sdc
若没有则输入 [root@server ~]# 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：
[root@server ~]# 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）
[root@server ~]# mkfs.xfs /dev/sda1
[root@server ~]# mkfs.xfs /dev/sda2
[root@server ~]# mkfs.xfs /dev/sda3
[root@server ~]# mkfs.xfs /dev/sda5
[root@server ~]# mkfs.xfs /dev/sda6
[root@server ~]# 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
[root@server ~]# mkfs.xfs -d agcount=2 -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：
[root@server ~]# grep 'processor' /proc/cpuinfo
**例3：**制作大文件/filedev,容量2G，格式化为xfs文件系统
[root@server ~]# dd if=/dev/zero of=/filedev count=2 bs=1GB
[root@server ~]# 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：
[root@server ~]# 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
[root@server ~]# mkdir /msda1
[root@server ~]# mount /dev/sda1 /msda1
[root@server ~]# lsblk /dev/sda
**例2：**使用UUID值挂载/dev/sda2
[root@server ~]# blkid /dev/sda2
/dev/sda2: UUID="ba64aeab-15ac-4723-87b2-ea29edf60145" TYPE="xfs" PARTUUID="4914d7d9-02"
[root@server ~]# mkdir /mssda2
[root@server ~]# mount UUID="ba64aeab-15ac-4723-87b2-ea29edf60145" /mssda2
[root@server ~]# 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：
[root@server ~]# ls /
[root@server ~]# mount /dev/sr0 /media/
查看是否挂载成功 ： [root@server ~]# lsblk /dev/sr0
**例4：**查看挂载信息
[root@server ~]# mount
[root@server ~]# 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：
[root@server ~]# echo "hello" > /mssda3/test.txt
[root@server ~]# ls /mssda3
[root@server ~]# mount /dev/sda3 /mssda3/[root@server ~]# ls /mssda3/ # test.txt隐藏，卸载设备后恢复
**# lost+found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lost+found目录种，所以是一 种恢复丢失文件的方法，误删除时可使用mklost+found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
[root@server ~]# cd /mssda3
[root@server mssda3]# ls
[root@server mssda3]# umount /dev/sda3
[root@server mssda3]# cd ~ # 离开需要卸载的目 录
[root@server ~]# umount /dev/sda3
[root@server ~]# 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： [root@server ~]# lsblk /dev/sda 查看挂载情况
6.4. 配置文件分析
路径：/etc/fstab
[root@server ~]# 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\
[root@server ~]# blkid /dev/sda1 查看文件系统名称
[root@server ~]# vim /etc/fstab
[root@server ~]# mount -a # 挂载所有,进行测 试,
[root@server ~]# lsblk /dev/sda
[root@server ~]# reboot
[root@server ~]# 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
[root@server ~]# dd if=/dev/zero of=/loopdev count=1 bs=1GB
[root@server ~]# mkfs.xfs -f /loopdev****格式化（-f 强制格式化）
[root@server ~]# mkdir /mloop
[root@server ~]# 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：
[root@server ~]# vim /etc/fstab
[root@server ~]# 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
[root@server ~]# 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 [root@server ~]# mkswap /dev/sdd1
# 查看容量 [root@server ~]# free -h 发现swap并没增加
# 启用分区 [root@server ~]# swapon /dev/sdd1
# 查看容量 [root@server ~]# free -h****发现swap增加# 开机挂载 [root@server ~]# vim /etc/fstab
检测并重启：
[root@server ~]# mount -a
[root@server ~]# reboot
**例2：**使用大文件建立swap
建立大文件：****[root@server ~]# dd if=/dev/zero of=/swapdev count=2 bs=1G
格式化大文件：[root@server ~]# mkswap /swapdev
根据所提示的建议修改文件权限：[root@server ~]# chmod 600 /swapdev
实现开机挂载：[root@server ~]# vim /etc/fstab
检测： [root@server ~]# mount -a
启用大文件： [root@server ~]# swapon /swapdev
查看容量： [root@server ~]# free -h
若列表中容量没有增加则输入：[root@server ~]# 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
df，disk 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M=1000K替代M=1024K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。 du，disk 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：**RAID1+RAID0 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。。。。