linux基础学习-（磁盘管理、分区挂载、SWAP）

1、磁盘结构

2、分区类型

3、管理分区、文件系统以及挂载设备

4、管理虚拟内存SWAP

一、磁盘结构（机械硬盘）

CHS寻址模式将硬盘划分为磁头（Heads）、柱面(Cylinder)、扇区(Sector)。

heads：磁头

tracks：磁道

cylinder: 柱面

sector: 扇区，512bytes(最小的存储单位)

1、其中：每个盘面有两面，两面都可以存储数据，片两面都能存数据，要读取它，必须有磁头（head），所以，每一个面，都有一个磁头，一张盘片就有两个磁头，每个盘面安装圆心划分了不同的类似跑道的存储区域，称为磁道（track），盘面的数据从最外面开始存储，最外面额是0磁道

相同磁道的立体空间，构成了柱面（cylinder），每个磁盘又可以划分为多个区域，称为扇区（sector），磁盘的最小存储单位是扇区，一个扇区的大小是512字节，一个磁道由63个

2、centos6按照柱面划分分区，centos7按照扇区划分分区

3、知道了磁头数、柱面数、扇区数，就可以很容易地确定数据保存在硬盘的哪个位置。也很容易确定硬盘的容量，

其计算公式是： 　硬盘容量=磁头数×柱面数×扇区数×512字节 

二、分区类型

1、MBR: Master Boot Record，1982年提出的概念，使用32位表示扇区数，分区不超过2T（2^32/1024/1024=2T）

通常一个磁盘的0磁道0扇区：512bytes存放着磁盘的MBR信息，其中：

446bytes: boot loader（windows没有管理器，linux称为grub2、lilo）

64bytes：分区表

16bytes: 标识一个分区

4个主分区；3主分区+1扩展(N个逻辑分区)

2bytes: 55AA

因此，备份一个磁盘的MBR文件信息方法（此方法只能备份主分区和扩展分区表信息，不能备份逻辑分区信息）：

dd if=/dev/sda of=/mnt/usb/MBRbackup bs=1 count=512

恢复备份：

dd if=/dev/usb/MBRbackup of=/dev/sda

MBR分区的磁盘逻辑结构：

2、GPT:GUID patition table 

支持128个分区，使用64位，支持8Z（512Byte/block ）64Z （4096Byte/block）使用128位UUID 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，使用UEFI (统一扩展固件接口)硬件支持GPT

三、管理分区

(1)硬盘的使用流程；

低格（厂商设置）–>分区（fdisk）–>高格（创建文件系统类型）（mkfs）–>挂载（mount）–>正常使用 

使用fdisk创建旧硬盘的分区后，虽然物理配置已经保存，但内存还没有更新识别，需要内存刷新识别使用命令：partprobe，创建新硬盘分区则会自动更新

(2)分区（fdisk）

fdisk：查看和修改分区表信息

fdisk DEVICE

fdisk /dev/sda 对磁盘/dev/sda进行分区操作

p: 显示当前硬件的分区，包括没保存的改动

n: 创建新分区

e: 扩展分区

p: 主分区

d: 删除一个分区

w: 保存退出

q: 不保存退出

t: 修改分区类型

L: 

l: 显示所支持的所有类型

(3)创建文件系统（mkfs）

文件系统类型：

Linux文件系统: ext2, ext3, ext4, xfs（SGI）, btrfs（Oracle）, reiserfs, jfs（AIX）, swap

swap: 交换分区

光盘：iso9660

Windows：fat32, ntfs

Unix: FFS（fast）, UFS（unix）, JFS2

网络文件系统：NFS, CIFS

集群文件系统：GFS2, OCFS2（oracle）

分布式文件系统：ceph, moosefs, mogilefs, glusterfs, Lustre

RAW：未经处理或者未经格式化产生的文件系统

目前linux主流的文件系统还是ext系统和xfs

相关命令：mkfs、blkid、【mke2fs、e2lable、dumpe2fs、tune2fs：针对ext系统的命令】

mkfs -t ext3 /dev/sda6

mke2fs：ext系列文件系统专用管理工具

-t {ext2|ext3|ext4}

-b {1024|2048|4096}

-L 'LABEL'

-j: 相当于-t ext3

-i#: 为数据空间中每多少个字节创建一个inode；此大小不应该小于block的大小

-N #：为数据空间创建个多少个inode

-m #: 默认5%,为管理人员预留空间占总空间的百分比

-O FEATURE[,…]：启用指定特性

-O ^FEATURE：关闭指定特性

mkfs.ext3 = mkfs -t ext3 = mke2fs -j = mke2fs -t ext3

blkid：块设备属性信息查看

blkid[OPTION]… [DEVICE]

-U UUID: 根据指定的UUID来查找对应的设备

-L LABEL：根据指定的LABEL来查找对应的设备

e2label：管理ext系列文件系统的LABEL

# e2label DEVICE [LABEL]

tune2fs：重新设定ext系列文件系统可调整参数的值

-l：查看指定文件系统超级块信息；super block

-L 'LABEL'：修改卷标

-m #：修预留给管理员的空间百分比

-j: 将ext2升级为ext3

-O: 文件系统属性启用或禁用,–O ^has_journal

-o: 调整文件系统的默认挂载选项,–o ^acl

-U UUID: 修改UUID号；

(4)挂载mount

挂载:将额外文件系统与根文件系统某现存的目录建立起关联关系，进而使得此目录做为其它文件访问入口的行为

卸载:为解除此关联关系的过程

注意：默认是只有管理员root才有挂载的权限

挂载方法：

mount DEVICE MOUNT_POINT

 mount：通过查看/etc/mtab文件显示当前已挂载的所有设备

-t vsftype：指定要挂载的设备上的文件系统类型

-r: readonly，只读挂载

-w: read and write, 读写挂载

-n: 不更新/etc/mtab，相当于#mount

-a：自动挂载所有支持自动挂载的设备(定义在了/etc/fstab文件中，且挂载选项中有auto功能)

-L 'LABEL': 以卷标指定挂载设备

-U 'UUID': 以UUID指定要挂载的设备

-B, –bind: 绑定目录到另一个目录上

-o options：(挂载文件系统的选项)，多个选项使用逗号分隔

async：异步模式

sync：同步模式,内存更改时，同时写磁盘

atime/noatime：包含目录和文件

diratime/nodiratime：目录的访问时间戳

auto/noauto：是否支持自动挂载,是否支持-a选项

exec/noexec：是否支持将文件系统上运行应用程序

dev/nodev：是否支持在此文件系统上使用设备文件

suid/nosuid：不否支持suid和sgid权限

remount：重新挂载

ro：只读

rw：读写

user/nouser：是否允许普通用户挂载此设备，默认管理员才能挂载

acl：启用此文件系统上的acl功能

loop：挂载本地文件做成的分区

Defaults：相当于rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async

卸载时，有用户正在使用该挂载分区，则无法正常卸载

fuser：查看正在访问的进程和操作

-v：查看

-mk：强制剔除正在访问的进程

演示过程：

        [root@Centos7 ~]# fdisk -l 【查看目前的分区情况】
Disk /dev/sda: 214.7 GB, 214748364800 bytes, 419430400 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x00072f47
   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *        2048      391167      194560   83  Linux
/dev/sda2          391168    98045951    48827392   83  Linux
/dev/sda3        98045952   105857023     3905536   82  Linux swap / Solaris
/dev/sda4       105857024   419430399   156786688    5  Extended
/dev/sda5       105859072   144920575    19530752   83  Linux
[root@Centos7 ~]# fdisk /dev/sda 
Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.
Command (m for help): n 【新建分区】
All primary partitions are in use
Adding logical partition 6 
First sector (144922624-419430399, default 144922624): 
Using default value 144922624
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (144922624-419430399, default 419430399): +10G 【10G】
Partition 6 of type Linux and of size 10 GiB is set
Command (m for help): w 【保存新建分区信息】
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@Centos7 ~]# fdisk -l
Disk /dev/sda: 214.7 GB, 214748364800 bytes, 419430400 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x00072f47
   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *        2048      391167      194560   83  Linux
/dev/sda2          391168    98045951    48827392   83  Linux
/dev/sda3        98045952   105857023     3905536   82  Linux swap / Solaris
/dev/sda4       105857024   419430399   156786688    5  Extended
/dev/sda5       105859072   144920575    19530752   83  Linux
/dev/sda6       144922624   165894143    10485760   83  Linux
[root@Centos7 ~]# 
[root@Centos7 ~]# cat /proc/partitions 
major minor  #blocks  name
   8        0  209715200 sda
   8        1     194560 sda1
   8        2   48827392 sda2
   8        3    3905536 sda3
   8        4          1 sda4
   8        5   19530752 sda5
  11        0    7587840 sr0
[root@Centos7 ~]# partprobe /dev/sda 【通知内核更新】
[root@Centos7 ~]# cat /proc/partitions 
major minor  #blocks  name
   8        0  209715200 sda
   8        1     194560 sda1
   8        2   48827392 sda2
   8        3    3905536 sda3
   8        4          0 sda4
   8        5   19530752 sda5
   8        6   10485760 sda6
  11        0    7587840 sr0
[root@Centos7 ~]# mkfs -t ext3 /dev/sda  【创建文件系统】
/dev/sda   /dev/sda1  /dev/sda2  /dev/sda3  /dev/sda4  /dev/sda5  /dev/sda6  
[root@Centos7 ~]# mkfs -t ext3 /dev/sda6
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
655360 inodes, 2621440 blocks
131072 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=2684354560
80 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632
Allocating group tables: done                            
Writing inode tables: done                            
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

四、管理虚拟内存SWAP

(1)SWAP分区：模拟内存，当物理内存不足时，进程需要内存资源是，内存会把一部分没有在用的进程分页挪到硬盘的模拟内存中，腾出空间被现在需要使用内存资源的进程

即其作用是可以允许内存过载使用，windows系统也有类似的机制

由于虚拟内存空间是建立在硬盘之上，所以其速度和性能会大打折扣

运行速度：CPU（1纳秒）–>缓存（一级缓存，二级..）（10纳秒）–>内存（10毫秒）–>硬盘（秒）

(2)linux的swap和windows的虚拟内存空间区别：

区别就是windows即使物理内存没有用完也会去用到虚拟内存 ，

而Linux不一样 Linux只有当物理内存用完的时候才会去动用虚拟内存（即swap分区）这就是两者的区别。

(3)free：查看物理内存和虚拟内存的使用情况

		[root@Centos7 shells]# free					total        used        free      shared  buff/cache   available		Mem:        1868692      317020     1189976        9224      361696     1370028		Swap:       3905532           0     3905532

(4)dd：convert and copy a file，转换并复制文件，与cp命令相似，只是用法格式有不一样，dd复制的是数据流，工作在vfs之下

if：文件来源

of：数据存储目的

dd if=/dev/sda of=/mnt/usb/mbr.backup bs=512 count=1:(可以备份MBR)

dd if=/mnt/usb/mbr.backup of=/dev/sda bs=512 count=1:(可以还原MBR)

【】/dev/zero：不断的往外输出000,与/dev/null作用相反

(5)/etc/fstab：系统启动自动挂载的文件系统配置

[root@Centos7 shells]# free
total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:        1868692      317020     1189976        9224      361696     1370028
Swap:       3905532           0     3905532

空格分开六个字段【】：

设备（名、路径、UUID）：挂载点：文件系统类型：挂载选项（使用mount -o 命令时的附加选项）：转储频率（备份频率，每多少天做一次完成备份）：文件系统检测次序（只有根可以是1，0表示不检查） 

Defaults：相当于rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async