磁盘管理与系统

前言

本文详细介绍了Linux系统中磁盘管理与文件系统的相关知识，包括硬盘存储原理、分区管理、文件系统类型、常用命令操作等内容。

一、磁盘结构与分区

1.1 硬盘的物理结构

• 盘片：硬盘有多个盘片，每盘片2面
• 磁头：每面一个磁头

1.2硬盘的数据结构

• 扇区：盘片被分为多个扇形区域，每个扇区存放512字节的数据，硬盘的最小存储单位 。
• 磁道：同一盘片不同半径的同心圆。
• 柱面：不同盘片相同半径构成的圆柱面，由同一半径圆的多个磁道组成。

1.3 Linux设备命名

Linux中将硬盘、分区等设备表示为文件,命名格式为/dev/sdXN或/dev/hdXN,具体规则如下：

部分	说明
sd	表示SCSI设备
hd	表示IDE设备
X	硬盘顺序号，从a开始
N	分区顺序号，主分区为1-4，逻辑分区从5开始

二、分区表：MBR vs GPT

2.1 MBR

• 位置：磁盘第 1 个物理扇区（512B)。

部分	字节范围	说明
主引导记录	前446字节	包含引导程序
分区表	447-510字节	记录分区信息
结束标志	511-512字节	固定为0x55AA

• 限制：最大卷约 2 TiB；最多 4 个主分区（或 3 主 + 1 扩展 + 多逻辑）

2.2 GPT

• 优势：支持超大容量（理论至 ZB 级）、多达 128 分区（视实现），头尾双副本，冗余更好。
• 适配：UEFI 启动友好，现代 OS默认优先。

三、常见文件系统

• XFS：日志型，高性能，擅长大文件/大容量；断电可快速恢复。适合大文件存储、高吞吐场景
• EXT4：日志型，通用稳定；许多发行版默认（如 CentOS7默认 XFS）。
• SWAP：交换分区（虚拟内存）；一般建议≈物理内存 1.5–2 倍（大内存服务器可不设）。
• NTFS：微软专有文件系统，Linux默认只读，需借助NTFS-3G实现写入。

四、分区工具与交互命令

4.1 fdisk

fdisk是显示硬盘整体情况和分区表。

4.1.1常用交互

fdisk指令说明：

命令	功能说明
m	显示帮助菜单
p	打印当前分区表信息
n	创建新分区
d	删除指定分区
t	改变一个分区的系统号码
a	切换可引导标记
l	列出已知分区类型
w	保存修改并退出程序
q	退出程序且不保存修改

4.2 gdisk（GTP专用）

4.2.1 常用交互

命令	功能说明
o	创建一个新的空白的GPT分区表
p	显示当前磁盘的分区表
n	增加一个新的分区
d	删除一个分区
t	改变分区的类型（常见8300 Linux FS，8200swap，8e00 LVM)
i	显示分区详细信息
v	验证磁盘分区表
w	将分区表写入磁盘并退出（保存修改）
q	退出gdisk程序且不保存任何修改

五、格式化（创建系统文件）mkfs

• XFS： mkfs.xfs /dev/sdb1
• vFAT32：mkfs.vfat -F 32 /dev/sdb6
• Swap：mkswap /dev/sdb5
• 查UUID： blkid /dev/sdb1

格式化为XFS

查看UUID用blkid

六、挂载

6.1 临时挂载

mount [ -t 类型 ] 存储设备 挂载点目录
mount -o loop ISO镜像文件 挂载点目录
mount /dev/sdb1 /opt/wjk0710/  #挂载到/opt/wjk0710

6.2 卸载（umont）

umount 存储设备位置
umount 挂载点目录
umount /opt/wjk0710 #卸载

6.3 开机自动挂载 /etc/fstab

在/etc/fstab文件中，每一行记录对应一个分区或设备的挂载配置信息

vim /etc/fstab #修改配置信息
blkid #查看UUID
mount -a #验证是否有错误

七、磁盘/文件系统使用情况

• df：查看已挂载文件系统容量
• 常用：df -h （人类可读）， -T （含类型）， -i （inode）
• lsblk-f：看设备、类型、LABEL、UUID、挂载点
  

八、示例

8.1 MBR分区

8.1.1 先给虚拟机分配20G磁盘

• 首先打开虚拟机设置，点击添加
  
• 选择硬盘

• 保持默认选择

• 选择创建虚拟磁盘

• 设置磁盘大小

• 指定磁盘文件，然后点击完成

• 新硬盘添加成功

8.1.2 重启或执行以下指令加载新建的硬盘

echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host0/scan #加载新硬盘
fdisk -l #列出系统中所有磁盘及其分区的详细信息

8.1.3 使用fdisk命令开始分区

[root@simon ~]# fdisk /dev/sdb
欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2)。

更改将停留在内存中，直到您决定将更改写入磁盘。
使用写入命令前请三思。

Device does not contain a recognized partition table
使用磁盘标识符 0x19c2ae1b 创建新的 DOS 磁盘标签。

命令(输入 m 获取帮助)：n  # 增加一个新的分区
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): p   # p表示主分区
分区号 (1-4，默认 1)：1
起始 扇区 (2048-41943039，默认为 2048)：
将使用默认值 2048
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (2048-41943039，默认为 41943039)：+5G    # 设置分区大小5g
分区 1 已设置为 Linux 类型，大小设为 5 GiB

命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
   p   primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
   e   extended
Select (default p): p
分区号 (2-4，默认 2)：2
起始 扇区 (10487808-41943039，默认为 10487808)：
将使用默认值 10487808
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (10487808-41943039，默认为 41943039)：+5G
分区 2 已设置为 Linux 类型，大小设为 5 GiB
命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
   p   primary (2 primary, 0 extended, 2 free)
   e   extended
Select (default p): p
分区号 (3,4，默认 3)：
起始 扇区 (20973568-41943039，默认为 20973568)：
将使用默认值 20973568
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (20973568-41943039，默认为 41943039)：+5G
分区 3 已设置为 Linux 类型，大小设为 5 GiB

命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
   p   primary (3 primary, 0 extended, 1 free)
   e   extended
Select (default e): e    # e表示拓展分区
已选择分区 4
起始 扇区 (31459328-41943039，默认为 31459328)：
将使用默认值 31459328
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (31459328-41943039，默认为 41943039)：
将使用默认值 41943039
分区 4 已设置为 Extended 类型，大小设为 5 GiB

命令(输入 m 获取帮助)：p  #打印分区
磁盘 /dev/sdb:21.5 GB,21474836480 字节， 41943040个扇区 
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理):512字节 /512 字节
I/O大小(最小/最佳):512字节/512 字节
磁盘标签类型:dos
磁盘标识符:0xbde93fb0
设备 Boot    Start         End           Blocks     Id     System 
/dev/sdb1     2048         10487807      5242880    83     Linux
/dev/sdb2     10487808     20973567      5242880    83     Linux
/dev/sdb3     20973568     31459327      5242880    83     Linux
/dev/sdb4     31459328     41943039      5241856     5     Extended

命令(输入 m 获取帮助)：w
正在同步磁盘。

8.1.4 文件格式化

mkfs.xfs /dev/sdb1

8.1.5 使用 mount 命令进行挂载

mkdir wjk0710  #创建挂载目录
mount /dev/sbd1 /opt/wjk0710  #这是临时挂载

8.1.6 查看磁盘使用情况

df -Th

8.1.7 永久挂载

blkid  #查看UUID
vim /etc/fstab  #修改配置文件
mount -a   #验证是否有错

8.1.8 创建swap分区

• 将上面的/dev/sdb2更改为swap分区，swap分区的ID为82

• 用swapon命令开启swap分区,可以使用swapon -s检测状态。

8.2 GPT分区

给虚拟机添加一块20G的新磁盘，对这块磁盘创建GPT分区。

• 为虚拟机分配20g磁盘，和8.1.1步骤相同，请移步上文
• 使用gdisk命令进行分区
  
• 格式化与挂载
  
  
  这样就挂载成功了。

总结

（1）磁盘结构：容量计算与区域定位方法。
（2）分区管理：分区表 MBR 、GPT
（3）常见的文件系统：XFS、EXT4、SWAP及格式化操作
（4）分区工具、交互命令：lsblk、df、blkid等工具的使用。
（5）挂载/卸载：注意要设置开启挂载