Linux磁盘管理和lvm

磁盘管理

硬盘接口和硬盘种类

从整体的角度上，硬盘接口分为IDE、SATA、SCSI和SAS四种，IDE接口硬盘多用于家用产品中，也部分应用于服务器，SCSI接口的硬盘则主要应用于服务器市场，而SAS只在高端服务器上，价格昂贵

SATA硬盘:　　

　　用SATA接口的硬盘又叫串口硬盘，是以后PC机的主流发展方向，因为其有较强的纠错能力，错误一经发现能自动纠正，这样就大大的提高了数据传输的安全性。新的SATA 使用了差动信号系统"differential-signal-amplified-system"。这种系统能有效的将噪声从正常讯号中滤除，良好的噪声滤除能力使得SATA只要使用低电压操作即可，和 Parallel ATA 高达5V的传输电压相比，SATA 只要0.5V(500mv) 的峰对峰值电压即可操作于更高的速度之上。"比较正确的说法是:峰对峰值'差模电压'"。一般转速可达7200转/分。

SCSI硬盘:

　　SCSI硬盘即采用SCSI接口的硬盘。 优点:SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及热插拔等。它由于性能好、稳定性高，因此在服务器上得到广泛应用。缺点:由于SCSI硬盘价格非常昂贵，所以一般的PC是不会使用SCSI硬盘。 一般转速可达10000转/分。

SAS硬盘:

　　SAS(Serial Attached SCSI)即串行连接SCSI，是新一代的SCSI技术，和现在流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间等。改善存储系统的效能、可用性和扩充性。 一般转速可达15000转/分，甚至更高。

磁盘分区

目前的磁盘主要有 MBR 以及 GPT 两种格式，这节我们主要谈 MBR

　　MBR的意思是“主引导记录”，最早在1983年在IBM PC DOS 2.0中提出。之所以叫“主引导记录”，是因为它是存在于驱动器开始部分的一个特殊的启动扇区。这个扇区包含了驱动器的分区信息(64个字节，大小固定，一个分区用16个字节记录)和已安装的操作系统的启动加载器(446字节)和2个字节的结束标志，所以这个扇区的大小是512个字节。。所谓启动加载器，是一小段代码，用于加载驱动器上其他分区上更大的加载器。如果你安装了Windows，Windows启动加载器的初始信息就放在这个区域里——如果MBR的信息被覆盖导致Windows不能启动，你就需要使用Windows的MBR修复功能来使其恢复正常。如果你安装了Linux，则位于MBR里的通常会是GRUB加载器。MBR支持最大2TB磁盘，它无法处理大于2TB容量的磁盘。MBR还只支持最多4个主分区——如果你想要更多分区，你需要创建所谓“扩展分区”，并在其中创建逻辑分区。

分区符

　　盘的0柱面、0磁头、1扇区称为主引导扇区（也叫主引导记录MBR）。它由三个部分组成，主引导程序、硬盘分区表DPT（Disk Partition table）和分区有效标志（55AA）。在总共512字节的主引导扇区里主引导程序（boot loader）占446个字节，第二部分是Partition table区（分区表），即DPT，占64个字节，硬盘中分区有多少以及每一分区的大小都记在其中。第三部分是魔数magic number，占2个字节，固定为5AA。

分区编号：主分区1-4 ，逻辑分区5……

LINUX规定：逻辑分区必须建立在扩展分区之上，而不是建立在主分区上

分区作用：

主分区：主要是用来启动操作系统的，它主要放的是操作系统的启动或引导程序，/boot分区最好放在主分区上

扩展分区不能使用的，它只是做为逻辑分区的容器存在的，先创建一个扩展分区，在拓展分区之上创建逻辑分区；我们真正存放数据的是主分区和逻辑分区，大量数据都放在逻辑分区中。

使用分区工具fdisk对磁盘进行操作，分区，格式化

主分区+扩展分区 最多只能有4个

扩展分区可以是0个，最多是1个

扩展分区不能直接使用，扩展分区必须首先创建成逻辑分区才能使用

逻辑分区可以是0个 1个 多个

命名方式： /dev/sd{a-z}n——a代表第一块，b表示第二块，以此类推

n  表示每块磁盘上划分的磁盘分区编号

文件系统

文件系统的特征：我们都知道磁盘分区完毕后还需要进行格式化（format），之后操作系统才能使用这个文件系统。为什么要格式化？这是因为每种操作系统所设置的文件属性/权限并不相同，为了存放所需的数据就需要将分区进行格式化，以成为操作系统能够利用的文件系统格式（filesystem）。

用户在硬件存储设备中执行的文件建立、写入、读取、修改、转存与控制等操作都是依靠文件系统来完成的。文件系统的作用是合理规划硬盘，以保证用户正常的使用需求。Linux系统支持数十种的文件系统，而最常见的文件系统如下所示。

Ext3

　　是一款日志文件系统，能够在系统异常宕机时避免文件系统资料丢失，并能自动修复数据的不一致与错误。然而，当硬盘容量较大时，所需的修复时间也会很长，而且也不能百分之百地保证资料不会丢失。它会把整个磁盘的每个写入动作的细节都预先记录下来，以便在发生异常宕机后能回溯追踪到被中断的部分，然后尝试进行修复。

Ext4

　　Ext3的改进版本，作为RHEL 6系统中的默认文件管理系统，它支持的存储容量高达1EB（1EB=1,073,741,824GB），且能够有无限多的子目录。另外，Ext4文件系统能够批量分配block块，从而极大地提高了读写效率。

XFS

　　是一种高性能的日志文件系统，而且是RHEL 7中默认的文件管理系统，它的优势在发生意外宕机后尤其明显，即可以快速地恢复可能被破坏的文件，而且强大的日志功能只用花费极低的计算和存储性能。并且它最大可支持的存储容量为18EB，这几乎满足了所有需求。

fdisk磁盘分区管理

作用：对磁盘进行操作，分区，格式化

语法：fdisk  [选项]  device

　　常用选项  -i  查看磁盘分区表

使用方法

　　fdisk  /dev/sda

　　1. 输入 m 显示所有命令列示。

　　2. 输入 p 显示硬盘分割情形。

　　3. 输入 a 设定硬盘启动区。

　　4. 输入 n 设定新的硬盘分割区。

　　　　4.1. 输入 e 硬盘为[延伸]分割区(extend)。

　　　　4.2. 输入 p 硬盘为[主要]分割区(primary)。默认不输入为p

　　5. 输入 t 改变硬盘分割区属性。（制作交换分区时会用到）

　　6. 输入 d 删除硬盘分割区属性。

　　7. 输入 q 结束不存入硬盘分割区属性。

　　8. 输入 w 结束并写入硬盘分割区属性。

添加主分区

首先添加一块新的硬盘（要注意要在虚拟机关机的前提下才能对磁盘进行添加）

第一步查看磁盘   ls  /dev/sd*

　　

[root@localhost ~]# ls /dev/sd*
/dev/sda  /dev/sda1  /dev/sda2  /dev/sdb  /dev/sdc

lsblk -f 也可以查看磁盘，这个命令还可以查看每个磁盘上面安装的文件系统，这个命令很重要哦

[root@localhost ~]# lsblk -f
NAME        FSTYPE      LABEL UUID                                   MOUNTPOINT
sda
├─sda1      xfs               19cc0cdc-62b9-4e32-b5ac-c946e7ed608a   /boot
└─sda2      LVM2_member       BgwSVO-gUJY-gioG-uUWY-OgtR-hdHR-cbKwLk
  ├─cl-root xfs               27369bc8-d775-4805-8896-7f7dd5762b06   /
  └─cl-swap swap              319fd4ba-62a8-4be2-bc04-2caded22ecfe   [SWAP]
sdb
└─sdb1      xfs               f0ea650e-357b-4fa1-a8f6-be95982866b4
sdc                                                                  

第二步 对sdb分配一个100M的空间

　　

root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb              #进入磁盘管理
  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 0xcf5dbbb2 创建新的 DOS 磁盘标签。
 
命令(输入 m 获取帮助)：m
命令操作
   a   toggle a bootable flag
   b   edit bsd disklabel
   c   toggle the dos compatibility flag
   d   delete a partition
   g   create a new empty GPT partition table
   G   create an IRIX (SGI) partition table
   l   list known partition types
   m   print this menu
   n   add a new partition
   o   create a new empty DOS partition table
   p   print the partition table
   q   quit without saving changes
   s   create a new empty Sun disklabel
   t   change a partition's system id
   u   change display/entry units
   v   verify the partition table
   w   write table to disk and exit
   x   extra functionality (experts only)
 
命令(输入 m 获取帮助)：p
 
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：0xcf5dbbb2
 
   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
 
命令(输入 m 获取帮助)：n                    #建立一个新的分区
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): p                    #默认为p，直接回车即可
分区号 (1-4，默认 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)：+100M
分区 1 已设置为 Linux 类型，大小设为 100 MiB
 
命令(输入 m 获取帮助)：
命令(输入 m 获取帮助)：p                     #查看已经分好的磁盘
 
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：0xcf5dbbb2
 
   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048      206847      102400   83  Linux
 
命令(输入 m 获取帮助)：w                       #保存并退出，如果不想保存选择 q
The partition table has been altered!
 
Calling ioctl() to re-read partition table.
正在同步磁盘。

第三步  格式化

格式化即给新建的磁盘分区添加一个文件系统，现在常用的为 XFS文件系统

mkfs.xfs  /dev/sdb1

[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/sdb1
mkfs.xfs: /dev/sdb1 appears to contain an existing filesystem (xfs).
mkfs.xfs: Use the -f option to force overwrite.

第四步  挂载

在挂载之前要新建一个文件夹来作为挂载点

mkdir  /test

mount  /dev/sdb1  /test

[root@localhost /]# mkdir /test
[root@localhost /]# mount /dev/sdb1 /test                    #挂载
[root@localhost /]# df -h                              #查看磁盘分配空间
文件系统             容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/cl-root   17G  5.2G   12G   31% /
devtmpfs             473M     0  473M    0% /dev
tmpfs                489M  144K  489M    1% /dev/shm
tmpfs                489M  7.1M  482M    2% /run
tmpfs                489M     0  489M    0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1           1014M  173M  842M   18% /boot
tmpfs                 98M   20K   98M    1% /run/user/0
/dev/sdb1             97M  5.2M   92M    6% /test

第五步  写入系统文件开机自启

echo  “/dev/sdb1  /test  xfs  defaults  0   0 ” >>  /etc/fstab

/dev/sdb1 ——要挂载的分区设备

/test——挂载点

xfs——文件系统类型

第一个 0 ——是否备份

第二个 0 ——是否检测

defaults——挂载选项

添加交换分区

　　SWAP（交换）分区是一种通过在硬盘中预先划分一定的空间，然后将把内存中暂时不常用的数据临时存放到硬盘中，以便腾出物理内存空间让更活跃的程序服务来使用的技术，其设计目的是为了解决真实物理内存不足的问题。但由于交换分区毕竟是通过硬盘设备读写数据的，速度肯定要比物理内存慢，所以只有当真实的物理内存耗尽后才会调用交换分区的资源。

第一步  新建磁盘分区

fdisk  /dev/sdb

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):
Using default response p
分区号 (2-4，默认 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)：p
 
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：0x6c292b76
 
   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048    10487807     5242880   83  Linux
/dev/sdb2        10487808    20973567     5242880   83  Linux
 
命令(输入 m 获取帮助)：w

第二步 格式化操作

mkswap /dev/sdb2

[root@localhost /]# mkswap /dev/sdb2
正在设置交换空间版本 1，大小 = 5242876 KiB
无标签，UUID=c63f4ad4-00b7-48d4-87d6-caf88d96df08

第三步 挂载使用

swapon   /dev/sdb2  swap设备是挂载到设备里面的，所以不用加挂载点

[root@localhost /]# free -h
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           976M        487M         86M        8.6M        402M        273M
Swap:          2.0G          0B        2.0G
[root@localhost /]# swapon /dev/sdb2
[root@localhost /]# free -h
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           976M        491M         83M        8.6M        402M        270M
Swap:          7.0G          0B        7.0G

第四步  写在系统里

echo “/dev/sdb2   swap  swap  defaults  0   0”  >> /etc/fstab

第五步  停止swap

　　 swapoff  /dev/sdb2

或者 swapoff   -a

              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:         999936      499740       90608        8836      409588      279980
Swap:       2097148           0     2097148
[root@localhost /]# swapoff -a
[root@localhost /]# free -h
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           976M        486M         89M        8.6M        399M        274M
Swap:            0B          0B          0B

LVM ——逻辑卷管理器

在现实生活中，我们常用来存放数据的磁盘不够大了怎么办，，比如一开始规划主机的时候只给了100GB，但用户众多之后发现这个文件系统不够大，此时能怎么做，我相信大多数的朋友都是再加一块新硬盘，然后重新格式化，再将原硬盘数据拷贝过来，然后将原来的分区卸载重新挂载新的分区，如果下一次又不够了呢，随着数据越来越多工作量会越来越大，是不是听上去都很麻烦呢？那么LVM这玩意的作用就体现出来了。

什么是LVM：PV、PE、VG、LV

　　LVM的全名是 Logical  Volume Manager ,中文翻译是逻辑卷管理器，是一种可以弹性的调节文件系统的容量的管理器，而不在调整性能与数据安全上面，那是RAID的工作可不要搞混了！它是在硬盘分区和文件系统之间添加了一个逻辑层，它提供了一个抽象的卷组（VG），可以把多块硬盘进行卷组合并再经过划分成为可使用的分区（LV），就可以进行挂载使用了。

物理卷（Physical  Volume  PV）

　　物理卷就是LVM的基本存储逻辑块，我们实际的分区（disk）需要调整系统标识符（system ID）成为8e（LVM的标识符），然后再经过 pvcreat 的命令将它转化为LVM最底层的物理卷（PV），之后才能讲这些PV加以利用。

卷组（Volume  Group, VG）

　　所谓的LVM大磁盘就是将许多的PV整合成这个VG，所以VG就是LVM组合起来的超大磁盘，那么这个磁盘最大可以到多大容量呢，