linux初级_磁盘管理 – Learning DevOps

第一部分：磁盘分区

1. 分区基础概念

为什么要分区？

隔离与组织：分离系统、程序、数据
性能优化：减少I/O竞争
安全控制：不同挂载选项增强安全
简化备份：针对性备份重要数据
多系统共存：支持多个操作系统
限制影响：防止单个分区问题影响整个系统

2. 分区表类型

MBR（主引导记录）

# 查看MBR磁盘信息
sudo fdisk -l /dev/sda

# 特点：
# - 兼容性好，所有系统都支持
# - 最多4个主分区（或3主分区+1扩展分区）
# - 最大支持2.2TB磁盘
# - 分区表存储在第一个扇区

GPT（GUID分区表）

# 查看GPT磁盘信息
sudo gdisk -l /dev/sda

# 特点：
# - 现代标准，适用于UEFI
# - 最多128个分区（Linux默认）
# - 支持大于2.2TB的磁盘
# - 具有冗余校验，更健壮

3. 分区工具使用

fdisk（用于MBR）

# 进入交互式分区界面
sudo fdisk /dev/sdb

# 常用命令：
# n - 创建新分区
# d - 删除分区
# p - 显示分区表
# t - 更改分区类型
# w - 保存并退出
# q - 不保存退出

gdisk（用于GPT）

# 进入交互式分区界面
sudo gdisk /dev/sdb

# 常用命令与fdisk类似
# 分区类型代码：
# 8300 - Linux文件系统
# 8200 - Linux交换分区
# 8e00 - Linux LVM
# ef00 - EFI系统分区

parted（通用工具）

# 查看分区信息
sudo parted /dev/sda print

# 创建GPT分区表
sudo parted /dev/sda mklabel gpt

# 创建主分区
sudo parted /dev/sda mkpart primary ext4 0% 20G

# 创建交换分区
sudo parted /dev/sda mkpart primary linux-swap 20G 22G

4. 分区实战示例

创建GPT分区

# 1. 启动gdisk
sudo gdisk /dev/sdb

# 2. 创建新分区
Command: n
Partition number: [回车默认]
First sector: [回车默认]
Last sector: +20G  # 创建20G分区
Hex code: 8300     # Linux文件系统

# 3. 保存退出
Command: w

# 4. 重新读取分区表
sudo partprobe /dev/sdb

创建MBR分区

# 1. 启动fdisk
sudo fdisk /dev/sdb

# 2. 创建主分区
Command: n
Select: p    # 主分区
Partition number: 1
First sector: [回车默认]
Last sector: +20G

# 3. 更改分区类型（如需要LVM）
Command: t
Hex code: 8e  # Linux LVM

# 4. 保存退出
Command: w

第二部分：文件系统格式化

1. 常见文件系统类型

文件系统	特点	适用场景
ext4	稳定可靠，功能完善	通用Linux系统
XFS	高性能，支持大文件	大型文件服务器
Btrfs	高级功能，写时复制	需要快照功能的系统
swap	交换分区	虚拟内存

2. 格式化命令

创建文件系统

# 格式化为ext4
sudo mkfs.ext4 /dev/sdb1

# 格式化为XFS
sudo mkfs.xfs /dev/sdb1

# 创建交换分区
sudo mkswap /dev/sdb2
sudo swapon /dev/sdb2

# 带标签格式化（便于识别）
sudo mkfs.ext4 -L "mydata" /dev/sdb1

检查文件系统

# 检查ext4文件系统
sudo fsck.ext4 /dev/sdb1

# 检查XFS文件系统
sudo xfs_repair /dev/sdb1

# 查看文件系统信息
sudo blkid /dev/sdb1
sudo file -s /dev/sdb1

3. 挂载与管理

手动挂载

# 创建挂载点
sudo mkdir /mnt/mydata

# 临时挂载
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/mydata

# 指定文件系统类型挂载
sudo mount -t ext4 /dev/sdb1 /mnt/mydata

# 卸载分区
sudo umount /mnt/mydata

自动挂载（/etc/fstab）

# 编辑fstab文件
sudo vim /etc/fstab

# 添加以下行（使用设备名）：
/dev/sdb1   /mnt/mydata   ext4   defaults   0   0

# 推荐使用UUID（更稳定）：
# 首先获取UUID
sudo blkid /dev/sdb1

# 然后在fstab中添加：
UUID=1234-5678   /mnt/mydata   ext4   defaults   0   0

# 验证fstab配置
sudo mount -a

常用挂载选项

# 只读挂载
/dev/sdb1   /mnt/mydata   ext4   ro   0   0

# 禁止执行程序
/dev/sdb1   /mnt/mydata   ext4   noexec   0   0

# 用户挂载
/dev/sdb1   /mnt/mydata   ext4   user,rw   0   0

# 性能优化选项
/dev/sdb1   /mnt/mydata   ext4   defaults,noatime,nodiratime   0   0

第三部分：RAID技术

1. RAID级别对比

级别	最小磁盘	容错	容量	读性能	写性能	场景
RAID 0	2	无	N	高	高	临时数据
RAID 1	2	有	N/2	高	中	系统盘
RAID 5	3	有	N-1	高	中	文件服务器
RAID 6	4	有	N-2	高	低	重要数据
RAID 10	4	有	N/2	高	高	数据库

2. mdadm工具使用

安装mdadm

# Ubuntu/Debian
sudo apt update && sudo apt install mdadm

# CentOS/RHEL
sudo yum install mdadm

创建RAID阵列

# 创建RAID 1
sudo mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc

# 创建RAID 5（3块数据盘+1块热备）
sudo mdadm --create /dev/md0 --level=5 --raid-devices=3 --spare-devices=1 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde

# 查看创建进度
cat /proc/mdstat

管理RAID阵列

# 查看详细信息
sudo mdadm --detail /dev/md0

# 停止RAID阵列
sudo mdadm --stop /dev/md0

# 重新组装RAID
sudo mdadm --assemble /dev/md0 /dev/sdb /dev/sdc

# 扫描并组装所有RAID
sudo mdadm --assemble --scan

故障处理

# 标记磁盘故障
sudo mdadm /dev/md0 --fail /dev/sdb

# 移除故障磁盘
sudo mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdb

# 添加新磁盘
sudo mdadm /dev/md0 --add /dev/sdd

# 查看重建进度
watch cat /proc/mdstat

3. RAID配置持久化

保存配置

# 扫描并保存配置
sudo mdadm --detail --scan | sudo tee -a /etc/mdadm/mdadm.conf

# 更新initramfs
sudo update-initramfs -u

# 对于CentOS/RHEL
sudo mdadm --detail --scan > /etc/mdadm.conf
sudo dracut -H -f /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

自动挂载RAID

# 格式化RAID设备
sudo mkfs.ext4 /dev/md0

# 在fstab中添加
/dev/md0   /mnt/raid   ext4   defaults   0   0

第四部分：LVM逻辑卷管理

1. LVM基本概念

物理卷：磁盘或分区
卷组：物理卷的集合
逻辑卷：从卷组划分的逻辑空间

2. LVM操作流程

# 1. 创建物理卷
sudo pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdc1

# 2. 创建卷组
sudo vgcreate my_vg /dev/sdb1 /dev/sdc1

# 3. 创建逻辑卷
sudo lvcreate -L 50G -n my_lv my_vg

# 4. 格式化
sudo mkfs.ext4 /dev/my_vg/my_lv

# 5. 挂载使用
sudo mount /dev/my_vg/my_lv /mnt/lvm_data

3. LVM扩展操作

# 扩展物理卷（添加新磁盘）
sudo pvcreate /dev/sdd1
sudo vgextend my_vg /dev/sdd1

# 扩展逻辑卷
sudo lvextend -L +20G /dev/my_vg/my_lv

# 扩展文件系统（ext4）
sudo resize2fs /dev/my_vg/my_lv

# 扩展文件系统（XFS）
sudo xfs_growfs /mnt/lvm_data

第五部分：综合实战流程

完整的分区→格式化→挂载流程

# 1. 查看磁盘信息
lsblk
sudo fdisk -l

# 2. 创建分区（以GPT为例）
sudo gdisk /dev/sdb
# 在gdisk中：n → [回车] → [回车] → +20G → 8300 → w

# 3. 重新读取分区表
sudo partprobe /dev/sdb

# 4. 格式化分区
sudo mkfs.ext4 /dev/sdb1

# 5. 创建挂载点并挂载
sudo mkdir /mnt/mydata
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/mydata

# 6. 配置自动挂载
sudo blkid /dev/sdb1
sudo vim /etc/fstab
# 添加：UUID=xxx /mnt/mydata ext4 defaults 0 0

# 7. 验证配置
sudo mount -a
df -h /mnt/mydata

完整的RAID创建流程

# 1. 为多块磁盘创建分区
for disk in sdb sdc sdd; do
    echo "分区磁盘 /dev/$disk"
    sudo gdisk /dev/$disk <<EOF
n
1


8300
w
Y
EOF
done

# 2. 创建RAID 5
sudo mdadm --create /dev/md0 --level=5 --raid-devices=3 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1

# 3. 监控创建进度
watch cat /proc/mdstat

# 4. 持久化配置
sudo mdadm --detail --scan | sudo tee -a /etc/mdadm/mdadm.conf
sudo update-initramfs -u

# 5. 格式化和挂载
sudo mkfs.xfs /dev/md0
sudo mkdir /mnt/raid5
sudo mount /dev/md0 /mnt/raid5

# 6. 自动挂载
echo "/dev/md0 /mnt/raid5 xfs defaults 0 0" | sudo tee -a /etc/fstab

第六部分：最佳实践

1. 分区规划建议

根分区：至少20-30GB
/home分区：用户数据，尽量大
/var分区：日志文件，中等大小
交换分区：物理内存的1-2倍（现代系统可用交换文件）
EFI分区：512MB（UEFI系统必需）

2. 监控与维护命令

# 查看磁盘使用情况
df -h
lsblk

# 查看磁盘健康状态
sudo smartctl -a /dev/sda

# 检查文件系统
sudo fsck -f /dev/sdb1

# 监控RAID状态
cat /proc/mdstat
sudo mdadm --detail /dev/md0

# 查看LVM信息
sudo pvs
sudo vgs
sudo lvs