Linux 磁盘管理全攻略：从物理硬件到在线扩容

本文从硬件原理出发，系统讲解 Linux 磁盘体系的每一个核心概念与操作命令，最终通过 VMware 实战实验贯穿所有知识点。

实验环境说明

本文所有命令演示与实验操作均基于以下环境，读者可参考搭建相同或相近的环境进行复现：

项目	配置
虚拟化平台	VMware Workstation
操作系统	麒麟 Linux V10 SP3（Kylin Linux Advanced Server V10 SP3）
内核架构	x86_64
物理内存	4 GB
虚拟 CPU	2 核
系统磁盘	50 GB 虚拟 SCSI 磁盘（`/dev/sda`，已划分系统分区）
实验磁盘	10 GB 虚拟磁盘（`/dev/sdb`，新增，实验专用，系统盘零改动）

系统盘初始磁盘布局：

复制代码

sda（50G）
├─sda1（1G）   → /boot
└─sda2（49G）  → LVM
  ├─klas-root（45.1G）→ /
  └─klas-swap（3.9G） → [SWAP]

实验章节的所有操作均在新增的 sdb 上进行，不触碰现有系统盘，可安全复现。

第一章　物理磁盘基础

1.1 磁盘的两种类型

是什么？

HDD（Hard Disk Drive，机械硬盘）：通过机械臂驱动磁头在高速旋转的磁性盘片上读写数据。盘片转速通常 5400~15000 RPM，磁头需要物理移动到目标位置才能读写。
SSD（Solid State Drive，固态硬盘）：没有任何机械部件，通过 NAND 闪存芯片存储数据，用电信号直接寻址任意存储单元，无需物理移动。

为什么要区分？

两者物理结构的差异决定了截然不同的 I/O 特性：机械盘的随机访问延迟高（毫秒级），固态盘几乎无延迟（微秒级）。识别磁盘类型是后续配置 I/O 调度算法（第八章）的前提。

怎么判断？ 见本章 1.3 节。

特性对比：

特性	HDD（机械硬盘）	SSD（固态硬盘）
存储介质	磁性盘片 + 机械磁头	闪存芯片 (NAND Flash)
寻道方式	机械旋转寻道，毫秒级延迟	电子寻址，微秒级，几乎无延迟
随机 IOPS	低（100~200）	极高（数万~数十万）
顺序读写	较好	更好
适用场景	冷备份、归档、大文件顺序存储	高并发业务、服务器数据目录
推荐 I/O 调度算法	`mq-deadline` / `deadline`	`none` / `noop`

1.2 Linux 中的磁盘命名规则

是什么？ Linux 遵循"一切皆文件"哲学，所有硬件设备包括磁盘，都被内核抽象成文件，放在 /dev/（devices）目录下。这类代表存储设备的文件称为块设备 (Block Device)------"块"指它以固定大小的数据块为单位读写，区别于键盘、串口等以单个字符为单位的"字符设备"。

为什么这样命名？ 内核按照识别到硬件的顺序依次分配字母：第一块盘 sda，第二块 sdb，以此类推。分区在盘符后追加数字编号，整盘路径无数字后缀，分区路径有数字后缀。

设备路径对照表：

设备名	类型	含义
`/dev/sda`	整盘	第 1 块 SATA/SCSI/SAS/虚拟磁盘
`/dev/sdb`	整盘	第 2 块磁盘
`/dev/sda1`	分区	第 1 块磁盘的第 1 个分区
`/dev/sda2`	分区	第 1 块磁盘的第 2 个分区
`/dev/nvme0n1`	整盘	第 1 块 NVMe 固态盘（命名稍有不同）
`/dev/nvme0n1p1`	分区	第 1 块 NVMe 固态盘的第 1 个分区（用 `p` 分隔）

规律：字母递增代表第几块盘（a→b→c...），末尾数字代表第几个分区（1→2→3...）。

1.3 查看磁盘类型：判断 SSD 还是 HDD

命令一：lsblk -d -o name,rota

bash 复制代码

[root@localhost ~]# lsblk -d -o name,rota
NAME ROTA
sda     1
sr0     1

参数解释：

-d（nodeps）：只列出整盘，不递归显示其分区子项。
-o name,rota（output）：自定义输出列，这里只要设备名和旋转标志。
ROTA=1：有旋转结构 → 机械盘 (HDD)。
ROTA=0：无旋转结构 → 固态盘 (SSD)。

命令二：读内核参数文件

bash 复制代码

# 以 sda 为例，输出 1 = HDD，输出 0 = SSD
[root@localhost ~]# cat /sys/block/sda/queue/rotational
1

第二章　核心概念：从物理盘到可用目录的完整路径

一块新磁盘从插入到可用，有两条路径：

路径一：基础路径（直接分区挂载）

复制代码

物理磁盘 (/dev/sdb)
    ↓  分区 (fdisk)             ← 切割磁盘
分区 (/dev/sdb1)
    ↓  格式化 (mkfs.xfs)        ← 建立文件系统
文件系统 (XFS / EXT4 / ...)
    ↓  挂载 (mount)             ← 关联到目录
目录 (/mydata)                  ← 用户在这里读写数据

路径二：LVM 路径（生产环境推荐）

复制代码

物理磁盘 (/dev/sdb)
    ↓  初始化为物理卷 (pvcreate) ← LVM 第一步
物理卷 PV (/dev/sdb)
    ↓  加入卷组 (vgcreate)       ← LVM 第二步：合并为资源池
卷组 VG (datavg)
    ↓  划出逻辑卷 (lvcreate)     ← LVM 第三步：按需切割"虚拟磁盘"
逻辑卷 LV (/dev/datavg/lv_data)
    ↓  格式化 (mkfs.xfs)        ← 与基础路径相同
文件系统 (XFS)
    ↓  挂载 (mount)             ← 与基础路径相同
目录 (/mydata)                  ← 用户在这里读写数据

两条路径的区别 ：LVM 路径在"分区"和"文件系统"之间多了三个步骤（PV→VG→LV），引入了一个灵活的"虚拟磁盘"层。这个中间层的核心价值是：空间用满时可以在线无损扩容，而基础路径一旦空间满了，扩容必须停机迁移数据。

本章先把基础路径的四个核心概念（分区、文件系统、挂载、UUID）讲清楚，LVM 的三个概念（PV、VG、LV）在第七章详细展开。

2.1 概念一：分区 (Partition)

什么是分区？

将一块物理硬盘切割成若干独立区域，每个区域可以独立格式化、独立挂载。就像把一整块地分成若干块宅基地，每块都能盖不同的房子。

为什么要分区？

不同用途的数据（系统、数据、备份）物理隔离，互不影响。
某个分区写满不影响其他分区。
便于管理权限和配额。

分区表类型：

分区表是写在磁盘最开头的一张"地块登记册"，记录了这块盘被分成了几块，每块从哪里开始、到哪里结束。MBR 和 GPT 是两种不同格式的登记册标准。

列含义说明：

最大支持磁盘：分区表格式能寻址的最大容量上限，超过这个容量则无法正确识别磁盘。
最多主分区数：分区表结构中硬编码的分区槽位数量，决定了最多能划出多少个独立分区。

类型	全称	最大支持磁盘	最多主分区数	说明
MBR	Master Boot Record（主引导记录）	2TB：因为 MBR 用 32 位整数记录扇区地址，最多可寻址 2³²=42亿个扇区，每个扇区 512 字节，合计上限恰好约 2TB	4 个：MBR 结构中只有 4 个分区描述槽位。若要超过 4 个分区，需把其中一个设为"扩展分区"，在扩展分区内再划"逻辑分区"	旧标准，2TB 以下磁盘常用
GPT	GUID Partition Table（全局唯一标识分区表）	18EB（约 1800 万 TB）：GPT 用 64 位整数记录扇区地址，理论上限极高，现代服务器不受此限制	128 个：GPT 在磁盘头部预留了 128 个分区描述符槽位，且全部为"主分区"，无需扩展分区概念	新标准，现代服务器和 2TB 以上磁盘必须使用

2.2 概念二：文件系统 (File System)

什么是文件系统？

分区只是划定了地盘，文件系统才是在地盘上铺设的"道路网络"，规定了文件如何命名、如何组织、如何存储。没有文件系统的分区无法存储任何文件，格式化操作就是在创建文件系统。

常见文件系统对比：

文件系统	特点	适用场景
XFS	高性能，尤其擅长大文件和高并发元数据操作；支持在线扩容；不支持在线缩小	服务器数据目录首选，高 I/O 生产环境主流标准
EXT4	成熟稳定，兼容性好，支持缩小，日志式（崩溃可自动恢复）	Linux 系统分区（/、/boot 等）、普通数据存储
EXT3	EXT4 的前身，性能较低	老旧系统兼容场景
SWAP	不存储普通文件，专用于内存交换的特殊格式	虚拟内存（交换空间）

2.3 概念三：挂载 (Mount) 与挂载点

什么是挂载？

Linux 没有 Windows 的 C 盘、D 盘概念。所有存储设备必须"挂载"到文件系统树中的某个目录，才能被访问。这个目录叫做挂载点 (Mount Point)。

复制代码

/              ← 根目录（必须存在）
├── boot       ← /dev/sda1 挂在这里（引导分区）
├── dmdata     ← /dev/sdb1 挂在这里（数据目录）
├── home
└── tmp

类比理解：

磁盘分区 = 一个仓库
挂载点（目录）= 仓库的入口门
mount 命令 = 给仓库开一扇门
umount 命令 = 把门关上
没有挂载 = 仓库存在，但没有门，进不去

挂载点的要求：

必须是一个已存在 的目录（不存在就先 mkdir 创建）。
通常选用空目录作为挂载点，原因如下：

挂载本质上是"把磁盘的根覆盖在目录上"。如果挂载点目录里原本就有文件，挂载后这些文件不会被删除，但会被新磁盘的内容"挡住"，暂时看不见也摸不着。卸载后，原来的文件会重新出现。

举个例子：
复制代码
```
# 假设 /mnt 里已有文件 old_file.txt
ls /mnt
old_file.txt

# 把 /dev/sdb1 挂载到 /mnt
mount /dev/sdb1 /mnt

# 现在 /mnt 只显示 /dev/sdb1 里的内容，old_file.txt 不见了
ls /mnt
（显示 sdb1 里的文件，old_file.txt 不显示）

# 卸载后，old_file.txt 重新出现
umount /mnt
ls /mnt
old_file.txt
```
因此实践中总是选用空目录，避免产生混淆。

2.4 概念四：UUID（设备唯一标识符）

为什么需要 UUID？

设备路径（如 /dev/sdb）在以下情况会发生漂移（变化）：

服务器重启，内核识别顺序改变。
插拔硬盘，盘符重新分配。
增加新磁盘后，原来的 sdb 变成 sdc。

UUID 是格式化时写入分区元数据的全球唯一标识符，无论盘符怎么变，UUID 永远不变。

bash 复制代码

# 查看分区 UUID
[root@localhost ~]# blkid /dev/sda1
/dev/sda1: UUID="abc12345-1234-5678-abcd-ef0123456789" TYPE="xfs"

2.5 概念五：LVM（逻辑卷管理器）--- 了解即可，详见第七章

是什么？

LVM（Logical Volume Manager，逻辑卷管理器）是在分区和文件系统之间插入的一个抽象层。它把一块或多块磁盘的空间统一收进一个"资源池"，然后按需从这个池子里划出"虚拟磁盘"（称为逻辑卷 LV），逻辑卷对文件系统来说和普通分区完全一样，可以照常格式化和挂载。

用一句话理解 LVM 的位置：

复制代码

普通路径：   物理磁盘 → [分区] → 文件系统 → 目录
LVM 路径：   物理磁盘 → [分区 → PV → VG → LV] → 文件系统 → 目录
                                 ↑↑↑
                         这三步就是 LVM 干的事

为什么要用 LVM？

普通分区一旦创建、格式化后，大小就固定了。空间用满时，需要停机、重新分区、迁移数据，风险极高。而 LVM 的逻辑卷可以在线（不停机）直接扩大，数据完全不受影响。这是生产环境优先选择 LVM 的核心原因。

实际环境示例（以本文实验环境为例）：

本文环境中的 klas-root 和 klas-swap 就是两个逻辑卷，它们是从 sda2 这块分区建出来的 LVM 卷：

复制代码

sda2（普通分区）
  └─ klas（卷组 VG）
       ├─ klas-root（逻辑卷 LV）→ 格式化为 XFS → 挂载到 /
       └─ klas-swap（逻辑卷 LV）→ 格式化为 SWAP → 用作交换空间

此处无需深入 PV/VG/LV 的细节，只需知道"LVM 是分区和文件系统之间的一层"即可。第七章会从零开始完整讲解 LVM 的三层架构和所有操作命令。

第三章　查看磁盘状态的常用命令

3.1 `lsblk`：查看磁盘树状结构

bash 复制代码

[root@localhost ~]# lsblk
NAME          MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda             8:0    0   50G  0 disk
├─sda1          8:1    0    1G  0 part /boot
└─sda2          8:2    0   49G  0 part
  ├─klas-root 253:0    0 45.1G  0 lvm  /
  └─klas-swap 253:1    0  3.9G  0 lvm  [SWAP]
sr0            11:0    1 1024M  0 rom

各列含义：

列名	含义	示例解读
NAME	设备名	`sda` 是整盘，`sda1` 是分区，`klas-root` 是 LVM 逻辑卷（见 2.5 节）
MAJ:MIN	主:次设备号，内核用于识别驱动程序	`8:0` 表示第一块 SCSI/SATA 盘
RM	是否可移动设备	`0` 固定盘，`1` 可移动（U盘、光驱）
SIZE	容量大小	`50G`、`1G`、`3.9G`
RO	是否只读	`0` 可读写，`1` 只读（如光盘）
TYPE	设备类型	`disk` 整块磁盘，`part` 普通分区，`lvm` LVM 逻辑卷（虚拟分区），`rom` 光驱
MOUNTPOINT	挂载点	`/boot`、`/`、`[SWAP]`，空白表示未挂载

环境解读示例 ：本文实验环境中，sda2（49GB）的 TYPE 是 part（普通分区），但它被用作 LVM 的原料，从中建出了 klas-root 和 klas-swap 两个逻辑卷（TYPE=lvm）。这两个逻辑卷对操作系统来说和普通分区一样，可以直接格式化和挂载。LVM 的详细机制见第七章。

3.2 `df -h`：查看已挂载分区的空间使用

bash 复制代码

[root@localhost ~]# df -h
文件系统                       容量  已用  可用  已用% 挂载点
devtmpfs                       3.8G     0  3.8G    0% /dev
tmpfs                          3.9G     0  3.9G    0% /dev/shm
/dev/mapper/klas-root           45G   12G   33G   27% /
/dev/sda1                     1014M  230M  785M   23% /boot

各列含义：

列名	含义
文件系统	对应的块设备路径
容量	分区总大小
已用	已占用空间
可用	剩余可写入空间
已用%	使用率，数据库场景超过 80% 需立即关注
挂载点	该分区对应的目录

df -T 可额外显示文件系统类型列（TYPE），用于确认是否为 XFS。

3.3 `fdisk -l`：列出磁盘分区表详情

bash 复制代码

[root@localhost ~]# fdisk -l /dev/sda
Disk /dev/sda: 50 GiB, 53687091200 bytes, 104857600 sectors
# 磁盘总容量：50GB，共 104857600 个扇区

Disk model: VMware Virtual S
# 磁盘型号：VMware 虚拟磁盘

Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
# 每个扇区 512 字节

Device     Boot   Start      End  Sectors Size Id Type
/dev/sda1  *       2048  2099199  2097152   1G 83 Linux
# sda1: 引导分区（*表示可引导），大小1GB，类型 Linux
/dev/sda2       2099200 104857599 102758400  49G 8e Linux LVM
# sda2: LVM 类型分区（Id=8e），大小 49GB

3.4 `free -m`：查看内存与 SWAP 使用情况

bash 复制代码

[root@localhost ~]# free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           7821        1203        5012         108        1605        6262
Swap:          3999           0        3999

参数 -m ：以 MB 为单位显示（-g 以 GB，-h 自动换算）。

各列含义：

行/列	含义
Mem / total	物理内存总量
Mem / used	已使用内存（包含缓存）
Mem / available	真正可用内存（这个才是实际剩余）
Swap / total	SWAP 总大小
Swap / used	已使用的 SWAP。此值大于 0 说明内存吃紧

第四章　磁盘分区与格式化操作

4.1 `fdisk` 分区（MBR 磁盘，2TB 以内）

是什么？ fdisk 是 Linux 内置的交互式磁盘分区编辑工具。进入 fdisk 后是一个命令菜单界面，所有操作都是先预览、最后用 w 一次性写入，不会实时改变磁盘。

为什么用 fdisk？ 新磁盘插入后是一块"空地"，必须先用分区工具在磁盘上建立分区表和分区，才能进行后续格式化和挂载。fdisk 适合 2TB 以内的 MBR 磁盘，是最常用的分区工具。

怎么做？

bash 复制代码

# 对 /dev/sdb 进行分区（整盘操作，不加数字）
[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb

# 进入交互模式后，常用命令：
# m  显示帮助菜单
# p  Print，打印当前分区表（查看现有分区）
# n  New，新建一个分区
# d  Delete，删除一个分区
# w  Write，将改动写入磁盘并退出（保存生效）
# q  Quit，不保存退出

Command (m for help): n        # 新建
Partition type:
   p   primary (主分区，最多4个)
   e   extended (扩展分区，解决4个主分区限制)
Select: p

Partition number (1-4): 1      # 分区编号，填 1
First sector: (回车，使用默认起始扇区)
Last sector: +10G              # 结束位置，+10G 表示划 10GB

Command (m for help): w        # 保存并退出

注意：w 之前所有操作都是预览，w 之后才真正写入，请谨慎操作。

4.2 `mkfs` 格式化（创建文件系统）

是什么？ mkfs（make filesystem）是在分区上创建文件系统的命令。分区建好后只是划定了边界，内部是空白未组织的空间，操作系统无法使用。格式化就是在这片空白上建立文件系统的数据结构（目录树、inode 表等），让系统能够管理文件。

为什么必须格式化才能挂载？ 没有文件系统，内核不知道如何在磁盘上定位和组织文件。尝试挂载未格式化的分区会直接报错。

⚠️ 格式化会清空分区内所有数据，执行前务必核对路径，确认目标分区正确。

bash 复制代码

# 格式化为 XFS（达梦数据库规范要求）
[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/sdb1
# mkfs = make filesystem
# .xfs = 文件系统类型（也可以是 .ext4、.ext3）
# /dev/sdb1 = 目标分区路径（注意：是分区，不是整盘 /dev/sdb）

# 等价写法：
[root@localhost ~]# mkfs -t xfs /dev/sdb1

第五章　挂载操作详解

第二章介绍了挂载的概念。本章聚焦具体操作命令。核心区别：临时挂载 （重启失效）用 mount 命令；永久挂载 （重启生效）将规则写入 /etc/fstab 文件。

5.1 临时挂载（重启失效）

是什么？ 直接在终端运行 mount 命令，将分区关联到目录。只修改了内核的内存状态，不写入任何配置文件，所以重启后失效。

为什么用？ 临时测试、应急读取数据、挂载 U 盘等一次性场景，或在写入 fstab 前先验证挂载是否正常。

怎么做？

bash 复制代码

# 第一步：创建挂载点目录（若不存在）
[root@localhost ~]# mkdir -p /dmdata
# mkdir：创建目录
# -p：递归创建，若父目录不存在一并创建，已存在也不报错

# 第二步：挂载
[root@localhost ~]# mount /dev/sdb1 /dmdata
# mount：挂载命令
# /dev/sdb1：要挂载的分区（块设备）
# /dmdata：挂载点（目录）

# 验证是否挂载成功
[root@localhost ~]# df -h | grep dmdata
/dev/sdb1        10G   33M  10G    1% /dmdata

# 卸载（先确保没有进程在使用该目录）
[root@localhost ~]# umount /dmdata
# 若提示 device is busy，用下面命令查看谁在占用
[root@localhost ~]# lsof /dmdata

5.2 永久挂载（修改 /etc/fstab）

/etc/fstab 是 Linux 开机自动挂载的配置文件，每行代表一条挂载规则。

文件格式（共 6 列）：

复制代码

<设备>          <挂载点>  <文件系统>  <挂载选项>  <dump>  <pass>
UUID=xxxx...    /dmdata   xfs         defaults    0       0

各列详解：

列	名称	含义
第1列	设备标识	支持三种格式：`UUID=...`（推荐）、`/dev/sdb1`（不推荐）、`LABEL=...`
第2列	挂载点	目标目录，必须已存在
第3列	文件系统类型	`xfs`、`ext4`、`swap` 等
第4列	挂载选项	`defaults` 包含了 rw（读写）、auto（开机自动挂载）等常用选项
第5列	dump	`0` 表示不参与 dump 备份工具扫描，生产环境一般填 0
第6列	pass（fsck顺序）	`0` 不自检，`1` 最先检查（根分区用），`2` 其次检查。XFS 填 0 即可

操作步骤：

bash 复制代码

# 第一步：获取分区 UUID
[root@localhost ~]# blkid /dev/sdb1
/dev/sdb1: UUID="a1b2c3d4-1234-5678-abcd-ef0123456789" TYPE="xfs"

# 第二步：编辑 fstab
[root@localhost ~]# vi /etc/fstab
# 在文件末尾追加以下内容：
UUID=a1b2c3d4-1234-5678-abcd-ef0123456789  /dmdata  xfs  defaults  0  0

# 第三步：验证配置是否正确（不重启的情况下测试）
[root@localhost ~]# mount -a
# mount -a：读取 /etc/fstab 并挂载其中所有未挂载的条目
# 如果没有报错，说明配置正确

⚠️ fstab 写错会导致系统无法启动！ 每次修改后必须执行 mount -a 验证，确认无报错再重启。

第六章　SWAP 交换空间

6.1 什么是 SWAP？

SWAP（交换空间）是 Linux 在物理内存不足时使用的磁盘区域，作为内存的"溢出区"，防止系统因内存耗尽（OOM，Out Of Memory）而崩溃杀死进程。

工作原理：

复制代码

物理内存 (RAM)
    ↕  当 RAM 不足时，内核将"不活跃的内存页"换出到 SWAP
SWAP 空间（磁盘）

swappiness 参数（决定内核多积极使用 SWAP）：

范围：0 ~ 100，默认通常为 60。
值越高：内核越积极将数据换出到 SWAP（对数据库有害，频繁磁盘 IO）。
值越低：内核尽量用物理内存，SWAP 作为最后手段。
达梦/Oracle 等数据库推荐设置为 10。

bash 复制代码

# 查看当前值
[root@localhost ~]# cat /proc/sys/vm/swappiness
60

# 临时修改
[root@localhost ~]# sysctl vm.swappiness=10

# 永久修改（写入配置文件）
[root@localhost ~]# echo "vm.swappiness = 10" >> /etc/sysctl.conf
[root@localhost ~]# sysctl -p    # 使配置生效

6.2 SWAP 的两种形式

是什么？ SWAP 空间可以用两种方式提供：独立的 SWAP 分区，或者现有文件系统中的一个普通文件。两者对操作系统的功能完全等价。

为什么有两种形式？ SWAP 分区需要提前规划磁盘空间，灵活性差；SWAP 文件可以在任何时候、在现有磁盘剩余空间里临时创建，更灵活。

形式	优点	缺点	适用场景
SWAP 分区	直接操作裸设备，I/O 路径短，性能略好	必须提前规划，事后扩容需停服	系统安装时提前规划好的情况
SWAP 文件	随时创建/删除/扩大，无需重新分区	多一层文件系统 I/O 开销，性能略低（现代系统差距可忽略）	系统运行中发现 SWAP 不足，临时扩充

怎么做 SWAP 分区（供参考）：

bash 复制代码

# 前提：已用 fdisk 在 /dev/sdb 上建了分区 /dev/sdb2
# 在 fdisk 内用 t 命令将分区类型设为 82（Linux swap）

# 格式化为 SWAP
[root@localhost ~]# mkswap /dev/sdb2

# 激活
[root@localhost ~]# swapon /dev/sdb2

# 验证
[root@localhost ~]# free -m
[root@localhost ~]# swapon --show

# 永久生效
[root@localhost ~]# echo "/dev/sdb2  swap  swap  defaults  0  0" >> /etc/fstab

6.3 查看 SWAP 状态

bash 复制代码

# 方法一：free -m（查看内存+SWAP 概况）
[root@localhost ~]# free -m
              total   used   free   shared  buff/cache  available
Mem:           7821   1203   5012      108        1605       6262
Swap:          3999      0   3999
# Swap used=0 表示当前未使用 SWAP，内存充裕

# 方法二：swapon --show（查看已激活的 SWAP 条目）
[root@localhost ~]# swapon --show
NAME             TYPE      SIZE   USED PRIO
/dev/klas/klas-swap partition   4G    0B   -2
# NAME：SWAP 来源（分区或文件路径）
# TYPE：partition（分区）或 file（文件）
# SIZE：总大小
# USED：当前占用
# PRIO：优先级，数字越大越优先使用

6.4 创建 SWAP 文件（推荐方式，灵活）

bash 复制代码

# 第一步：创建一个 2GB 的空文件
[root@localhost ~]# dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1M count=2048
# dd：磁盘拷贝工具（disk dump）
# if=/dev/zero：输入源为 /dev/zero（无限输出零字节的虚拟设备）
# of=/swapfile：输出文件路径（即要创建的 SWAP 文件）
# bs=1M：每次读写的块大小为 1MB
# count=2048：一共读写 2048 个块 = 2048MB = 2GB

# 第二步：设置权限（安全要求：只有 root 能读写）
[root@localhost ~]# chmod 600 /swapfile
# 600 = rw------- 只有所有者可读写，其他人无任何权限

# 第三步：将文件格式化为 SWAP 格式
[root@localhost ~]# mkswap /swapfile
# mkswap：创建交换空间（注意：不是 mkfs.swap）

# 第四步：激活 SWAP 文件
[root@localhost ~]# swapon /swapfile
# swapon：启用指定的交换空间

# 第五步：验证
[root@localhost ~]# free -m
Swap:          5999      0   5999    # SWAP 总量增加了 2GB

# 第六步：永久生效（写入 fstab）
[root@localhost ~]# echo "/swapfile  swap  swap  defaults  0  0" >> /etc/fstab

# 【可选】临时关闭 SWAP 文件（若要删除此文件必须先执行）
[root@localhost ~]# swapoff /swapfile

6.5 在 LVM 逻辑卷上扩展 SWAP（高级，需先阅读第七章）

前置知识 ：LVM（逻辑卷管理器）是第七章的核心内容。简单理解：LVM 是在普通分区之上再套一层"虚拟磁盘"，可以灵活调整大小。本文实验环境中的 klas-swap 就是一个建立在 LVM 之上的 SWAP，路径 /dev/klas/klas-swap 中的 klas 是卷组名，klas-swap 是逻辑卷名。

如果还不了解 LVM，建议先阅读第七章，再回来看本节。

应用场景 ：当 SWAP 是以 LVM 逻辑卷形式存在时（如本文环境中的 klas-swap），可以直接扩展逻辑卷然后重新格式化，比用文件方式更规范。

bash 复制代码

# 第一步：先关闭 SWAP（运行中的 SWAP 不可直接操作）
[root@localhost ~]# swapoff /dev/klas/klas-swap

# 第二步：扩展逻辑卷大小（LVM 命令，详见第七章 7.5 节）
[root@localhost ~]# lvextend -L +5G /dev/klas/klas-swap
# -L +5G：在原有大小基础上增加 5GB

# 第三步：重新将逻辑卷格式化为 SWAP 格式
[root@localhost ~]# mkswap /dev/klas/klas-swap

# 第四步：重新激活
[root@localhost ~]# swapon /dev/klas/klas-swap

# 第五步：验证（Swap total 应该增加了 5GB）
[root@localhost ~]# free -m

第七章　LVM 逻辑卷管理：在线扩容的核心技术

LVM（Logical Volume Manager，逻辑卷管理器） 是 Linux 中最重要的高级磁盘管理技术之一。它在物理磁盘和文件系统之间增加了一个虚拟抽象层，使磁盘空间的分配和扩容变得极为灵活------其最核心的价值是：在不停机、不迁移数据的情况下动态扩容磁盘空间。

7.1 为什么必须用 LVM？

场景	普通分区	LVM 逻辑卷
空间用满了想扩容	需要停机，重新分区，迁移数据，风险极高	在线扩容，不停机，数据不丢失
多块磁盘合并使用	无法合并	可以将多块磁盘合并成一个大池子
创建快照备份	不支持	支持 LVM 快照，极速备份

7.2 LVM 三层架构

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物理层：  [/dev/sdb]  [/dev/sdc]   ← 物理磁盘或分区
              ↓ pvcreate
PV 层：   [PV: /dev/sdb] [PV: /dev/sdc]  ← 物理卷 (Physical Volume)
              ↓ vgcreate
VG 层：   [  VG: datavg  (合并的大池子)  ]  ← 卷组 (Volume Group)
              ↓ lvcreate
LV 层：   [LV: lv_data 50G] [LV: lv_arch 30G]  ← 逻辑卷 (Logical Volume)
              ↓ mkfs + mount
目录层：  /dmdata          /dmarch   ← 用户看到的目录

概念	全称	类比	说明
PV	Physical Volume，物理卷	一块砖	物理磁盘/分区经过 `pvcreate` 初始化后成为 PV
VG	Volume Group，卷组	砖堆/资源池	一个或多个 PV 合并成 VG，是空间的总池子
LV	Logical Volume，逻辑卷	从砖堆建造的房间	从 VG 中划出的虚拟磁盘，格式化后可挂载

7.3 LVM 创建完整流程

bash 复制代码

# ============ 第一步：初始化物理卷 (PV) ============
[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb
# pvcreate：将磁盘/分区初始化为 LVM 物理卷
# /dev/sdb：可以是整盘，也可以是分区（如 /dev/sdb1）
# 注意：整盘做 PV 更方便，不需要提前分区

Physical volume "/dev/sdb" successfully created.

# ============ 第二步：创建卷组 (VG) ============
[root@localhost ~]# vgcreate workvg /dev/sdb
# vgcreate：创建卷组
# workvg：卷组名称（自定义，建议见名知意）
# /dev/sdb：将该 PV 加入此卷组（可以同时写多个 PV）

Volume group "workvg" successfully created

# ============ 第三步：创建逻辑卷 (LV) ============
[root@localhost ~]# lvcreate -L 5G -n lv_dmdata workvg
# lvcreate：创建逻辑卷
# -L 5G：指定大小为 5GB（-L 指定绝对大小，-l 指定 PE 数量或百分比）
# -n lv_dmdata：逻辑卷名称（自定义）
# workvg：从哪个卷组里划空间

Logical volume "lv_dmdata" created.

# ============ 第四步：格式化逻辑卷 ============
[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/workvg/lv_dmdata
# 逻辑卷路径格式：/dev/<卷组名>/<逻辑卷名>
# 也等价于：/dev/mapper/workvg-lv_dmdata

# ============ 第五步：挂载 ============
[root@localhost ~]# mkdir -p /dmdata
[root@localhost ~]# mount /dev/workvg/lv_dmdata /dmdata

# ============ 验证 ============
[root@localhost ~]# df -h | grep dmdata
/dev/mapper/workvg-lv_dmdata  5.0G   33M  5.0G   1% /dmdata

7.4 查看 LVM 状态的命令

bash 复制代码

# 查看所有物理卷 (PV)
[root@localhost ~]# pvs
  PV         VG     Fmt  Attr PSize  PFree
  /dev/sda2  klas   lvm2 a--  49.00g    0
  /dev/sdb   workvg lvm2 a--  10.00g 5.00g
# PSize：该PV总容量；PFree：该PV剩余未分配空间

# 查看所有卷组 (VG)
[root@localhost ~]# vgs
  VG     #PV #LV #SN Attr   VSize  VFree
  klas     1   2   0 wz--n- 49.00g    0
  workvg   1   1   0 wz--n- 10.00g 5.00g
# VFree：卷组中还能划出多少空间给新的 LV

# 查看所有逻辑卷 (LV)
[root@localhost ~]# lvs
  LV        VG     Attr       LSize
  klas-root klas   -wi-ao---- 45.10g
  klas-swap klas   -wi-ao----  3.90g
  lv_dmdata workvg -wi-ao----  5.00g
# LSize：逻辑卷大小（用户可见的"磁盘"大小）

7.5 在线扩容（最核心操作，数据零损失）

场景：/dmdata 空间不足，需要扩容 3GB

bash 复制代码

# 第一步：确认卷组还有剩余空间
[root@localhost ~]# vgs workvg
  VG     VFree
  workvg 5.00g    # 还剩 5GB 可用，够用

# 第二步：扩展逻辑卷
[root@localhost ~]# lvextend -L +3G /dev/workvg/lv_dmdata
# lvextend：扩展逻辑卷
# -L +3G：在现有基础上增加 3GB（注意：+号表示增加量，不带+号表示最终大小）
# 等价写法：-L +3G 也可以写成 -l +768（768个PE，每PE 4MB）

# 第三步：同步文件系统（关键步骤！否则目录看不到新空间）
[root@localhost ~]# xfs_growfs /dmdata
# xfs_growfs：XFS 文件系统在线扩展工具（参数是挂载点，不是设备路径）
# EXT4 文件系统对应命令：resize2fs /dev/workvg/lv_dmdata

# 验证
[root@localhost ~]# df -h | grep dmdata
/dev/mapper/workvg-lv_dmdata  8.0G   33M  8.0G   1% /dmdata
# 容量从 5G 变成 8G，数据完好无损

7.6 向卷组添加新磁盘（VG 扩容）

是什么？ vgextend 命令将新的物理卷（PV）追加到已有卷组（VG）中，相当于给资源池注入新的"原材料"。

为什么需要？ 当 LV 想继续扩容但 VG 的 VFree（剩余空间）已为 0 时，无法直接扩 LV，必须先通过 vgextend 给 VG 添加新磁盘，才能继续切割出新的 LV 空间。这是两层操作：先扩 VG，再扩 LV。

怎么做？

bash 复制代码

# 前提：已在 VMware 中添加了新磁盘，识别为 /dev/sdc

# 第一步：初始化新磁盘为 PV
[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdc

# 第二步：将新 PV 追加到现有卷组（VG 容量立即增大）
[root@localhost ~]# vgextend workvg /dev/sdc
# vgextend：extend volume group

# 第三步：验证（VFree 应该增加了新盘的容量）
[root@localhost ~]# vgs workvg

# 后续：可继续用 lvextend 扩展具体逻辑卷（见 7.5 节）

第八章　磁盘 I/O 调度算法

8.1 I/O 调度算法是什么？为什么需要它？

是什么？ I/O 调度算法是 Linux 内核中的一个组件，负责对应用程序发出的磁盘读写请求进行排队、合并和重新排序，然后再交给磁盘驱动执行。

为什么需要？ 应用程序并发产生的磁盘请求是无序的。如果直接按到达顺序执行，机械盘的磁头需要在磁盘上来回跳动（类似电梯在每层楼随机停靠），效率极低。调度算法把"邻近位置的请求"合并和排序，让磁头尽量单向移动，大幅提升吞吐量。

怎么理解？

复制代码

应用程序请求 → [I/O 调度队列（排序/合并）] → 磁盘驱动 → 物理磁盘
                         ↑
               调度算法在这里优化执行顺序

8.2 常见调度算法对比

算法	全称	原理	适用场景
CFQ	Completely Fair Queuing	给每个进程分配均等的 I/O 带宽，公平但低效	桌面系统（默认）不适合数据库
Deadline	Deadline Scheduling	每个请求有截止时间，超时必须处理，避免饿死	机械盘数据库首选，延迟可控
mq-deadline	Multi-Queue Deadline	Deadline 的多队列版本，适配多核 CPU	新内核机械盘推荐
NOOP / none	No Operation	先来先服务，不做额外排序	固态盘(SSD/NVMe)首选，SSD 无需排序
BFQ	Budget Fair Queuing	按 I/O 预算调度，交互友好	桌面和低延迟场景

关键原则：

SSD/NVMe：用 none（无调度），因为 SSD 任意地址访问速度一样快，排序反而浪费 CPU。
HDD 机械盘：用 mq-deadline，因为机械盘寻道昂贵，需要调度算法合并相邻请求，减少磁头移动。

8.3 查看与修改调度算法

查看当前算法：

bash 复制代码

# 查看 sda 盘的调度算法，中括号 [] 内的是当前生效的
[root@localhost ~]# cat /sys/block/sda/queue/scheduler
[mq-deadline] kyber bfq none
# 当前使用 mq-deadline，其他可用算法还有 kyber、bfq、none

临时修改（立即生效，重启后失效）：

bash 复制代码

[root@localhost ~]# echo mq-deadline > /sys/block/sda/queue/scheduler
# echo：输出字符串
# >：重定向，将输出写入文件（覆盖写）
# /sys/block/sda/queue/scheduler：内核暴露的调度接口文件，写入即生效

# 验证
[root@localhost ~]# cat /sys/block/sda/queue/scheduler
[mq-deadline] kyber bfq none

永久修改（重启后依然生效）：

方法一：内核启动参数（GRUB）

bash 复制代码

# 编辑 /etc/default/grub，在 GRUB_CMDLINE_LINUX 中添加
# elevator=deadline（老内核）或对应参数
[root@localhost ~]# vi /etc/default/grub
# 找到 GRUB_CMDLINE_LINUX 这行，在引号内末尾添加：
# elevator=mq-deadline

# 重新生成 GRUB 配置
[root@localhost ~]# grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

方法二：udev 规则（推荐，更精准）

是什么？ udev 是 Linux 的设备管理守护进程。每当内核检测到硬件变化（插入新盘、系统启动等），udev 会读取规则文件并自动执行对应操作。

为什么推荐 udev 而不是 GRUB 方法？ GRUB 方法给所有磁盘 统一设置同一种算法，而 udev 可以根据每块磁盘的旋转属性（ROTA）自动判断并分别设置------机械盘用 deadline，SSD 用 none，更精准灵活。

怎么做？

bash 复制代码

# 创建 udev 规则文件（60 代表执行优先级顺序）
[root@localhost ~]# cat > /etc/udev/rules.d/60-scheduler.rules << 'EOF'
# 匹配机械盘（rotational=1），设置为 mq-deadline
ACTION=="add|change", KERNEL=="sd[a-z]", ATTR{queue/rotational}=="1", ATTR{queue/scheduler}="mq-deadline"
# 匹配 SSD（rotational=0），设置为 none
ACTION=="add|change", KERNEL=="sd[a-z]", ATTR{queue/rotational}=="0", ATTR{queue/scheduler}="none"
EOF

# 重新加载 udev 规则（无需重启，立即生效）
[root@localhost ~]# udevadm control --reload-rules
# 触发一次设备事件，让规则立刻作用于现有磁盘
[root@localhost ~]# udevadm trigger

验证是否重启后依然生效：

bash 复制代码

# 重启后执行
[root@localhost ~]# cat /sys/block/sda/queue/scheduler

第九章　综合实战：Linux 磁盘管理全流程演练

本章通过一个连贯的端到端实验，将前八章的所有知识点串联起来实际操作一遍：分区、格式化、挂载、LVM 构建、在线扩容、SWAP 补充、I/O 调度验证。所有操作均在新增的实验盘 /dev/sdb 上完成，不涉及任何系统盘（sda）操作。

安全性说明 ：本实验所有写操作仅针对新增虚拟磁盘 sdb。sdb 上不存在任何已有数据，格式化/分区操作无法影响系统运行分区 sda，可放心执行。SWAP 文件方式新增，不删除或修改现有 SWAP，无任何风险。

准备：在 VMware 中添加实验磁盘

在开始前，需要在虚拟机中添加一块额外磁盘供实验使用：

打开 VMware 虚拟机设置 → 添加 → 硬盘 → SCSI → 新建虚拟磁盘
分配容量 10 GB，完成后启动虚拟机

验证新盘已被系统识别：

bash 复制代码

lsblk
lsblk -d -o name,rota

第一阶段：基础路径 --- 分区 → 格式化 → 挂载

目标：体验不使用 LVM 的基础磁盘使用流程，在 sdb 上划出 3GB 分区并挂载。

bash 复制代码

# ─── 步骤 1：对 sdb 创建第一个分区（3GB）───
[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb
# 进入交互界面后依次输入：
#   n  → 新建分区
#   p  → 主分区
#   1  → 分区编号 1
#   回车（默认起始扇区）
#   +3G（指定结束位置，划 3GB）
#   w  → 保存写入并退出

bash 复制代码

# 确认分区已创建
[root@localhost ~]# lsblk /dev/sdb

# ─── 步骤 2：格式化为 XFS ───
[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/sdb1

# ─── 步骤 3：创建挂载点并挂载 ───
[root@localhost ~]# mkdir /data_test
[root@localhost ~]# mount /dev/sdb1 /data_test

# ─── 步骤 4：验证挂载 ───
[root@localhost ~]# df -h | grep data_test

# ─── 步骤 5：写入测试文件，验证可读写 ───
[root@localhost ~]# echo "partition mount test" > /data_test/test1.txt
[root@localhost ~]# cat /data_test/test1.txt

# ─── 步骤 6：卸载（保留分区，仅解除挂载，便于后续继续实验）───
[root@localhost ~]# umount /data_test
[root@localhost ~]# df -h | grep data_test
# 无输出 → 已卸载

第二阶段：LVM 路径 --- PV → VG → LV → 格式化 → 永久挂载

目标：用 sdb 剩余约 7GB 空间，按生产规范搭建 LVM 结构，并配置开机自动挂载。

bash 复制代码

# ─── 步骤 1：在 sdb 上再建一个分区（使用全部剩余空间）───
[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb
#   n → p → 2 → 回车 → 回车（剩余全部）→ w

[root@localhost ~]# lsblk /dev/sdb
NAME   MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sdb      8:16   0  10G  0 disk
├─sdb1   8:17   0   3G  0 part    # 第一阶段使用
└─sdb2   8:18   0   7G  0 part    # ← 新分区，准备做 LVM

# ─── 步骤 2：初始化 PV（物理卷）───
[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb2
Physical volume "/dev/sdb2" successfully created.

[root@localhost ~]# pvs
  PV         VG     PSize  PFree
  /dev/sdb2         6.99g  6.99g    # VG 列为空表示尚未加入卷组

# ─── 步骤 3：创建 VG（卷组）───
[root@localhost ~]# vgcreate datavg /dev/sdb2
Volume group "datavg" successfully created

[root@localhost ~]# vgs
  VG     #PV #LV #SN Attr   VSize  VFree
  datavg   1   0   0 wz--n- 6.99g  6.99g

# ─── 步骤 4：创建 LV（逻辑卷）─── 划出 5GB
[root@localhost ~]# lvcreate -L 5G -n lv_data datavg
Logical volume "lv_data" created.

[root@localhost ~]# lvs
  LV      VG     Attr       LSize
  lv_data datavg -wi-a----- 5.00g    # ✓

# ─── 步骤 5：格式化逻辑卷 ───
[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/datavg/lv_data
# 逻辑卷路径格式：/dev/<卷组名>/<逻辑卷名>

# ─── 步骤 6：挂载并配置永久挂载 ───
[root@localhost ~]# mkdir /mydata
[root@localhost ~]# mount /dev/datavg/lv_data /mydata

# 获取 UUID（永久挂载推荐使用 UUID，避免设备名变化导致挂载失败）
[root@localhost ~]# blkid /dev/datavg/lv_data
/dev/mapper/datavg-lv_data: UUID="92cd99dc-2ffd-458b-ba33-234103aa3c64" BLOCK_SIZE="512" TYPE="xfs"

# 写入 fstab（将 UUID 替换为上面查到的实际值）
[root@localhost ~]# echo "UUID=92cd99dc-2ffd-458b-ba33-234103aa3c64  /mydata  xfs  defaults  0  0" >> /etc/fstab

# 验证 fstab 无误
[root@localhost ~]# mount -a    # 无报错即正确

# ─── 步骤 7：全面验证 ───
[root@localhost ~]# lsblk
NAME               MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda                  8:0    0   50G  0 disk 
├─sda1               8:1    0    1G  0 part /boot
└─sda2               8:2    0   49G  0 part 
  ├─klas-root      253:0    0 45.1G  0 lvm  /
  └─klas-swap      253:1    0  3.9G  0 lvm  [SWAP]
sdb                  8:16   0   10G  0 disk 
├─sdb1               8:17   0    3G  0 part 					# 第一阶段，已卸载
└─sdb2               8:18   0    7G  0 part 
  └─datavg-lv_data 253:2    0    5G  0 lvm  /mydata 	# ✓ LVM 逻辑卷已挂载
sr0                 11:0    1 1024M  0 rom  

[root@localhost ~]# df -h | grep mydata
/dev/mapper/datavg-lv_data  5.0G   68M  5.0G    2% /mydata

[root@localhost ~]# pvs && vgs && lvs     # 查看 LVM 三层状态
  PV         VG     Fmt  Attr PSize   PFree 
  /dev/sda2  klas   lvm2 a--  <49.00g     0 
  /dev/sdb2  datavg lvm2 a--   <7.00g <2.00g
  VG     #PV #LV #SN Attr   VSize   VFree 
  datavg   1   1   0 wz--n-  <7.00g <2.00g
  klas     1   2   0 wz--n- <49.00g     0 
  LV      VG     Attr       LSize   Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convert
  lv_data datavg -wi-ao----   5.00g                                                    
  root    klas   -wi-ao---- <45.06g                                                    
  swap    klas   -wi-ao----  <3.94g

第三阶段：在线扩容 --- 验证 LVM 无损扩容能力

目标：将 /mydata 从 5GB 扩容至 6GB，验证数据在扩容过程中完好无损。

bash 复制代码

# ─── 步骤 1：先写入测试数据，扩容后验证其完整性 ───
[root@localhost ~]# echo "lvm online resize test - data must survive" > /mydata/safety_check.txt

# ─── 步骤 2：确认 VG 还有剩余空间 ───
[root@localhost ~]# vgs datavg
  VG     #PV #LV #SN Attr   VSize  VFree 
  datavg   1   1   0 wz--n- <7.00g <2.00g  # 还有约 2GB 可用
 
# ─── 步骤 3：扩展逻辑卷（+1GB）───
[root@localhost ~]# lvextend -L +1G /dev/datavg/lv_data
  Size of logical volume datavg/lv_data changed from 5.00 GiB (1280 extents) to 6.00 GiB (1536 extents).
  Logical volume datavg/lv_data successfully resized.
  
# ─── 步骤 4：同步文件系统（关键！否则 df 看不到新空间）───
[root@localhost ~]# xfs_growfs /mydata
meta-data=/dev/mapper/datavg-lv_data isize=512    agcount=4, agsize=327680 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=1, sparse=1, rmapbt=0
         =                       reflink=1
data     =                       bsize=4096   blocks=1310720, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0, ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
data blocks changed from 1310720 to 1572864    # ✓ 文件系统已扩展

# ─── 步骤 5：验证 ───
[root@localhost ~]# df -h | grep mydata
/dev/mapper/datavg-lv_data  6.0G   76M  6.0G    2% /mydata    # ✓ 已扩至 6GB

[root@localhost ~]# cat /mydata/safety_check.txt
lvm online resize test - data must survive    # ✓ 数据完好无损

第四阶段：补充 SWAP --- 文件方式动态扩充交换空间

目标：在不修改现有 SWAP 分区的前提下，以文件方式额外新增 1GB SWAP。

bash 复制代码

# ─── 步骤 1：查看当前 SWAP 状态 ───
[root@localhost ~]# free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           2879        2660          99           3         119          43
Swap:          4031        1050        2981

[root@localhost ~]# swapon --show
NAME      TYPE      SIZE USED PRIO
/dev/dm-1 partition 3.9G   1G   -2		  # 对应前文的 klas-swap，现有 SWAP，不动它	

# ─── 步骤 2：创建 1GB SWAP 文件 ───
[root@localhost ~]# dd if=/dev/zero of=/swap_extra bs=1M count=1024
记录了1024+0 的读入
记录了1024+0 的写出
1073741824字节（1.1 GB，1.0 GiB）已复制，1.59706 s，672 MB/s    # ✓

[root@localhost ~]# chmod 600 /swap_extra         # 安全要求：仅 root 可读写
[root@localhost ~]# mkswap /swap_extra             # 格式化为 SWAP 格式
正在设置交换空间版本 1，大小 = 1024 MiB (1073737728  个字节)
无标签，UUID=d6703ac5-22ff-4046-bb87-e110cad9697d

[root@localhost ~]# swapon /swap_extra             # 激活

# ─── 步骤 3：验证 ───
[root@localhost ~]# free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           2879        2490         100           3         288         170
Swap:          5055        1220        3835    # ✓ 总量增加了约 1024MB

[root@localhost ~]# swapon --show
NAME        TYPE       SIZE USED PRIO
/dev/dm-1   partition  3.9G 1.2G   -2
/swap_extra file      1024M   0B   -3    # ✓ 新增文件型 SWAP

# ─── 步骤 4：永久生效 ───
[root@localhost ~]# echo "/swap_extra  swap  swap  defaults  0  0" >> /etc/fstab

第五阶段：I/O 调度 --- 查看与修改验证

目标：确认磁盘类型，查看当前调度算法，并练习切换操作。

bash 复制代码

# ─── 步骤 1：确认磁盘类型 ───
[root@localhost ~]# lsblk -d -o name,rota
NAME ROTA
sda     1    # ROTA=1 → 机械盘
sdb     1    # ROTA=1 → 机械盘（VMware 虚拟盘均模拟为机械盘类型）
sr0     1

# ─── 步骤 2：查看当前调度算法（[] 内为生效值）───
[root@localhost ~]# cat /sys/block/sda/queue/scheduler
[mq-deadline] kyber bfq none    # 机械盘使用 mq-deadline，符合规范

[root@localhost ~]# cat /sys/block/sdb/queue/scheduler
[mq-deadline] kyber bfq none

# ─── 步骤 3：临时切换算法（练习，重启自动恢复）───
[root@localhost ~]# echo bfq > /sys/block/sdb/queue/scheduler
[root@localhost ~]# cat /sys/block/sdb/queue/scheduler
mq-deadline kyber [bfq] none   # ✓ 已切换到 bfq

# ─── 步骤 4：改回推荐值 ───
[root@localhost ~]# echo mq-deadline > /sys/block/sdb/queue/scheduler
[root@localhost ~]# cat /sys/block/sdb/queue/scheduler
[mq-deadline] kyber bfq none    # ✓ 已恢复

第十章　Linux 磁盘管理操作核对清单

完成磁盘配置后，可按以下清单逐项核查关键指标：

序号	检查项	命令	期望结果
1	磁盘类型识别	`lsblk -d -o name,rota`	确认 ROTA 值，决定对应的调度策略
2	I/O 调度算法	`cat /sys/block/<盘>/queue/scheduler`	HDD → `[mq-deadline]`，SSD → `[none]`
3	数据目录是否使用 LVM	`lsblk` 查看 TYPE 列	数据目录对应设备的 TYPE 应为 `lvm`
4	文件系统类型	`df -T`	数据目录的 Filesystem 类型列应为 `xfs`
5	fstab 挂载方式	`cat /etc/fstab`	使用 UUID 挂载，而非设备路径
6	SWAP 总量	`free -m` 查看 Swap total	建议为物理内存的 1~1.5 倍
7	swappiness 值	`cat /proc/sys/vm/swappiness`	内存敏感型业务建议设为 `10`
8	挂载点空间余量	`df -h`	数据目录使用率 < 70% 为健康水位
9	重启后自动挂载	重启后执行 `df -h`	数据目录仍在挂载点列表中

本文从物理磁盘识别出发，系统覆盖了分区、文件系统、挂载、SWAP、LVM 扩容与 I/O 调度优化等 Linux 磁盘管理的核心知识体系。理论结合实验是最高效的学习路径，建议在虚拟机中完整走一遍本文第九章的所有阶段，真正做到动手验证每一个知识点。

Linux 磁盘管理全攻略：从物理硬件到在线扩容

实验环境说明

第一章 物理磁盘基础

1.1 磁盘的两种类型

1.2 Linux 中的磁盘命名规则

1.3 查看磁盘类型：判断 SSD 还是 HDD

第二章 核心概念：从物理盘到可用目录的完整路径

2.1 概念一：分区 (Partition)

2.2 概念二：文件系统 (File System)

2.3 概念三：挂载 (Mount) 与挂载点

2.4 概念四：UUID（设备唯一标识符）

2.5 概念五：LVM（逻辑卷管理器）--- 了解即可，详见第七章

第三章 查看磁盘状态的常用命令

3.1 lsblk：查看磁盘树状结构

3.2 df -h：查看已挂载分区的空间使用

3.3 fdisk -l：列出磁盘分区表详情

3.4 free -m：查看内存与 SWAP 使用情况

第四章 磁盘分区与格式化操作

4.1 fdisk 分区（MBR 磁盘，2TB 以内）

4.2 mkfs 格式化（创建文件系统）

第五章 挂载操作详解

5.1 临时挂载（重启失效）

5.2 永久挂载（修改 /etc/fstab）

第六章 SWAP 交换空间

6.1 什么是 SWAP？

6.2 SWAP 的两种形式

6.3 查看 SWAP 状态

6.4 创建 SWAP 文件（推荐方式，灵活）

6.5 在 LVM 逻辑卷上扩展 SWAP（高级，需先阅读第七章）

第七章 LVM 逻辑卷管理：在线扩容的核心技术

7.1 为什么必须用 LVM？

7.2 LVM 三层架构

7.3 LVM 创建完整流程

7.4 查看 LVM 状态的命令

7.5 在线扩容（最核心操作，数据零损失）

7.6 向卷组添加新磁盘（VG 扩容）

第八章 磁盘 I/O 调度算法

8.1 I/O 调度算法是什么？为什么需要它？

8.2 常见调度算法对比

8.3 查看与修改调度算法

第九章 综合实战：Linux 磁盘管理全流程演练

准备：在 VMware 中添加实验磁盘

第一阶段：基础路径 --- 分区 → 格式化 → 挂载

第二阶段：LVM 路径 --- PV → VG → LV → 格式化 → 永久挂载

第三阶段：在线扩容 --- 验证 LVM 无损扩容能力

第四阶段：补充 SWAP --- 文件方式动态扩充交换空间

第五阶段：I/O 调度 --- 查看与修改验证

第十章 Linux 磁盘管理操作核对清单

第一章　物理磁盘基础

第二章　核心概念：从物理盘到可用目录的完整路径

第三章　查看磁盘状态的常用命令

3.1 `lsblk`：查看磁盘树状结构

3.2 `df -h`：查看已挂载分区的空间使用

3.3 `fdisk -l`：列出磁盘分区表详情

3.4 `free -m`：查看内存与 SWAP 使用情况

第四章　磁盘分区与格式化操作

4.1 `fdisk` 分区（MBR 磁盘，2TB 以内）

4.2 `mkfs` 格式化（创建文件系统）

第五章　挂载操作详解

第六章　SWAP 交换空间

第七章　LVM 逻辑卷管理：在线扩容的核心技术

第八章　磁盘 I/O 调度算法

第九章　综合实战：Linux 磁盘管理全流程演练

第十章　Linux 磁盘管理操作核对清单