Linux系统磁盘管理

1. 磁盘基本概述

1.1 磁盘分类

  • 固态硬盘
    Linux系统磁盘管理 - 图1
    Linux系统磁盘管理 - 图2
  • 机械硬盘
    Linux系统磁盘管理 - 图3
    Linux系统磁盘管理 - 图4
  • 服务器硬盘
    Linux系统磁盘管理 - 图5

1.2 Linux中磁盘命名方式

Linux中磁盘的命名方式与磁盘的接口有关，规则如下：

  • 传统IDE接口硬盘：/dev/hd[a-z]
  • SCISI接口硬盘：/dev/sd[a-z]
  • 虚拟化硬盘：/dev/vd[a-z]

在设备名称的定义规则如下, 其他的分区可以以此类推
系统的第一块SCSI接口的硬盘名称为/dev/sda
系统的第二块SCSI接口的硬盘名称为/dev/sdb
系统中分区由数字编号表示, 1-4留给主分区使用和扩展分区, 逻辑分区从5开始

//第一块磁盘 /dev/sda //第一块磁盘的第一个分区 /dev/sda1 //第二块磁盘的第一个分区 /dev/sdb1

1.3 MBR与GPT

在使用新磁盘之前，你必须对其进行分区。MBR（Master Boot Record）和GPT（GUID Partition Table）是在磁盘上存储分区信息的两种不同方式。这些分区信息包含了分区从哪里开始的信息，这样操作系统才知道哪个扇区是属于哪个分区的，以及哪个分区是可以启动的。在磁盘上创建分区时，你必须在MBR和GPT之间做出选择

MBR是Master Boot Record的简称，也就是主引导记录，是位于磁盘最前边的一段引导（Loader）代码，主要用来引导操作系统的加载与启动

特点：

  1. MBR支持最大2TB磁盘，它无法处理大于2TB容量的磁盘
  2. 只支持最多4个主分区。若想要更多分区，需要创建扩展分区，并在其中创建逻辑分区

GPT磁盘是指使用GUID分区表的磁盘，GUID磁盘分区表（GUID Partition Table，缩写：GPT）其含义为“全局唯一标识磁盘分区表”，是一个实体硬盘的分区表的结构布局的标准

特点：

  1. GPT对磁盘大小没有限制
  2. 最多可以创建128个分区

注意：

MBR与GPT之间互相转换会导致数据丢失

GPT磁盘概述
MBR与GPT的区别

2. 磁盘容量检查

使用df命令查看磁盘容量，不加参数以k为单位：

df -i //查看inode使用情况 df -h //以G或者T或者M人性化方式显示 df -T //查看文件类型 //使用df命令查看磁盘，下面分别介绍每列什么含义 [root@localhost ~]# df -h //设备名称 //磁盘大小 已用大小 可用大小 使用百分比 挂载点 Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/mapper/rhel-root 17G 12G 5.6G 68% / devtmpfs 471M 0 471M 0% /dev tmpfs 488M 0 488M 0% /dev/shm tmpfs 488M 7.2M 481M 2% /run tmpfs 488M 0 488M 0% /sys/fs/cgroup /dev/sda1 1014M 164M 851M 17% /boot tmpfs 98M 0 98M 0% /run/user/0

使用lsblk查看分区情况：

[root@localhost ~]# lsblk NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT sda 8:0 0 20G 0 disk ├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot └─sda2 8:2 0 19G 0 part ├─rhel-root 253:0 0 17G 0 lvm / └─rhel-swap 253:1 0 2G 0 lvm [SWAP] sr0 11:0 1 3.8G 0 rom

使用du命令查看目录或者文件的容量，不加参数以k为单位：

du -sh opt //人性化输出显示大小 -s：列出总和 -h：人性化显示容量信息

3. 磁盘分区

分区之前, 需要先给虚拟机添加一块磁盘，以便于我们做后续的实验vmware虚拟机，请按如下进行操作:

1.找到对应虚拟主机点击右键, 选择设置
2.在硬件向导里面点击添加按钮, 在硬件类型中选中“硬盘”, 点击下一步
3.磁盘类型选择默认, 然后创建新虚拟磁盘, 调整大小(不要勾选立即分配空间)
4.最后点击下一步, 完成即可

分区工具有fdisk和gdisk，当硬盘小于2T的时候我们应该用fdisk来分区，而当硬盘大于2T的时候则应用gdisk来进行分区

3.1 fdisk分区

//生产分区建议: 如无特殊需求, 直接使用整个磁盘即可, 无需分区 //学习分区建议:1P+1E(3L) 2P+1E(2L) 3P+1E(1L) (仅适用于练习) [root@localhost ~]# fdisk -l [root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb Command (m for help): m //输入m列出常用的命令 Command action a toggle a bootable flag //切换分区启动标记 b edit bsd disklabel //编辑sdb磁盘标签 c toggle the dos compatibility flag //切换dos兼容模式 d delete a partition //删除分区 l list known partition types //显示分区类型 m print this menu //显示帮助菜单 n add a new partition //新建分区 o create a new empty DOS partition table //创建新的空白分区表 p print the partition table //显示分区表的信息 q quit without saving changes //不保存退出 s create a new empty Sun disklabel //创建新的Sun磁盘标签 t change a partition's system id //修改分区ID,可以通过l查看id u change display/entry units //修改容量单位,磁柱或扇区 v verify the partition table //检验分区表 w write table to disk and exit //保存退出 x extra functionality (experts only) //拓展功能 //创建主分区 Command (m for help): n //新建分区 Partition type: p primary (0 primary, 0 extended, 4 free) //主分区 e extended //扩展分区 Select (default p): p //选择主分区 Partition number (1-4, default 1): //默认回车 First sector (2048-2097151, default 2048): //默认扇区回车 Using default value 2048 Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-2097151, default 2097151): +50M //分配50MB //创建扩展分区 Command (m for help): n //新建分区 Partition type: p primary (1 primary, 0 extended, 3 free) e extended Select (default p): e //创建扩展分区 Partition number (2-4, default 2): First sector (104448-2097151, default 104448): Using default value 104448 Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (104448-2097151, default 2097151): //默认划分所有空间给扩展分区 //创建逻辑分区 Command (m for help): n //新建分区 Partition type: p primary (1 primary, 1 extended, 2 free) l logical (numbered from 5) Select (default p): l //创建逻辑分区 Adding logical partition 5 First sector (106496-2097151, default 106496): Using default value 106496 Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (106496-2097151, default 2097151): +100M //分配100MB空间 //查看分区创建 Command (m for help): p Device Boot Start End Blocks Id System /dev/sdb1 2048 104447 51200 83 Linux /dev/sdb2 104448 2097151 996352 5 Extended /dev/sdb5 106496 311295 102400 83 Linux //保存分区 Command (m for help): w The partition table has been altered! Calling ioctl() to re-read partition table. Syncing disks. //检查磁盘是否是MBR分区方式 [root@localhost ~]# fdisk -l /dev/sdb|grep type Disk label type: dos //安装parted, 刷新内核立即生效,无需重启 [root@localhost ~]# yum -y install parted [root@localhost ~]# partprobe /dev/sdb

3.2 gdisk分区

//安装gdisk工具 [root@localhost ~]# yum -y install gdisk [root@localhost ~]# gdisk /dev/sdb Command (? for help): n //创建新分区 Partition number (1-128, default 1): First sector (34-2097118, default = 2048) or {+-}size{KMGTP}: Last sector (2048-2097118, default = 2097118) or {+-}size{KMGTP}: +500M //分配500M大小 Command (? for help): p //打印查看 Number Start (sector) End (sector) Size Code Name 1 2048 1026047 500.0 MiB 8300 Linux filesystem Command (? for help): w //保存分区 Do you want to proceed? (Y/N): y //确认 OK; writing new GUID partition table (GPT) to /dev/sdb. The operation has completed successfully. //检查磁盘是否是gpt格式 [root@localhost /]# fdisk /dev/sdb -l|grep type Disk label type: gpt //安装parted, 刷新内核立即生效,无需重启 [root@localhost ~]# yum -y install parted [root@localhost ~]# partprobe /dev/sdb

4. 磁盘格式化

使用mkfs命令格式化磁盘，创建文件系统

//mkfs常用的选项有 -b //设定数据区块占用空间大小，目前支持1024、2048、4096 bytes每个块。 -t //用来指定什么类型的文件系统，可以是ext3，ext4, xfs -i //设定inode的大小 -N //设定inode数量，防止Inode数量不够导致磁盘不足 -L //预设该分区的标签label //格式化整个sdb磁盘为ext4文件系统 [root@localhost ~]# mkfs.ext4 /dev/sdb1 //也可以使用-t指定方式创建ext4文件系统 [root@localhost ~]# mkfs -t ext4 /dev/sdb1 //也可以格式化sdb1分区为xfs文件系统 [root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/sdb1

5. 磁盘挂载

在上面的内容中讲到了磁盘的分区和格式化, 那么格式化完了后, 如何使用, 这就涉及到了挂载这块磁盘

挂载分区前需要创建挂载点, 挂载点以目录形式出现
如果往挂载点目录写入数据, 实际上会写入到该分区
挂载点建议是空目录, 不是也不影响挂载分区的使用，但是会隐藏原有的文件

5.1 临时挂载磁盘

命令：mount挂载磁盘，实质为文件系统指定访问入口 mount -t //指定文件系统挂载分区，如ext3，ext4, xfs mount -a //重新读取/etc/fstab配置文件的所有分区 mount -o //指定挂载参数 //fstab被损坏情况下,让只读文件系统可写（正常情况下不使用） [root@localhost ~]#mount -o rw,remount / //挂载/dev/sdb1至db1目录 [root@localhost ~]# mkdir /db1 [root@localhost ~]# mount -t xfs /dev/sdb1 /db1

5.2 永久挂载磁盘

//使用blkid命令获取各分区的UUID [root@localhost ~]# blkid |grep "sdb1" /dev/sdb1: UUID="e271b5b2-b1ba-4b18-bde5-66e394fb02d9" TYPE="xfs" //使用UUID挂载磁盘sdb1分区至于db1, 临时挂载 [root@localhost ~]# mount UUID="e271b5b2-b1ba-4b18-bde5-66e394fb02d9" /db1 //也可以把下面这行写到/etc/fstab中，永久挂载, 开机自动挂载 [root@localhost ~]# tail -1 /etc/fstab UUID=e271b5b2-b1ba-4b18-bde5-66e394fb02d9 /db1 xfs defaults 0 0 //加载fstab配置文件, 同时检测语法是否有错误 [root@localhost ~]# mount –a

fstab配置文件介绍：

[root@localhost ~]# vim /etc/fstab //分区标识(UUID或设备名) 挂载点 文件类型 挂载参数 不检查 不备份 UUID=e271b5b2-b1ba-4b18-bde5-66e394fb02d9 /db1 xfs defaults 0 0 //挂载参数, 可写fstab配置文件, 也可以mount时使用-o参数指定 参数 参数意义 系统默认值 async 系统每隔一段时间把内存数据写入磁盘中， sync 时时同步内存和磁盘中数据； suid，nosuid 允许/不允许分区有suid属性 suid rw，ro 可以指定文件系统是只读(ro)或可写(rw) rw exec，noexec 允许/不允许可执行文件执行，不要挂载根分区 exec user，nouser 允许/不允许root外的其他用户挂载分区 nouser auto，noauto 开机自动挂载/不自动挂载 auto default 默认文件系统挂载设置 rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async //加载所有配置 [root@localhost ~]# mount -a

5.3 卸载挂载磁盘

umount -lf //强制卸载挂载 //使用站点目录卸载 [root@localhost ~]# umount /db1 //使用设备名卸载/dev/sdb1 [root@localhost ~]# umount /dev/sdb1 //umount不能卸载的情况 [root@localhost db1]# umount /db1 umount: /db1: device is busy. (In some cases useful info about processes that use the device is found by lsof(8) or fuser(1) //如上情况解决办法有两种, 切换至其他目录 或使用'-l'选项强制卸载 [root@localhost db1]# umount -l /db1

6. 交换分区SWAP

交换分区SWAP就是LINUX下的虚拟内存分区,它的作用是在物理内存使用完之后,将磁盘空间(也就是SWAP分区)虚拟成内存来使用。

交换分区一般指定虚拟内存的大小为实际内存的1~1.5倍。如果实际内存超过8GB，可以直接划分16GB给虚拟内存即可，如果虚拟内存不够用的情况，须增加一个虚拟磁盘，由于不能给原有的磁盘重新分区，所以可以选择新建。

6.1 创建swapfile

[root@localhost ~]# dd if=/dev/zero of=/opt/newdisk bs=1M count=1024 //if：指定源 一般写/dev/zero //of：指定目标 //bs：定义块大小 //count：数量

6.2 格式化swap分区

[root@localhost opt]# mkswap -f /opt/newdisk Setting up swapspace version 1, size = 1926952 KiB no label, UUID=69d11824-8d72-4ea5-b383-ddbfd970db3d

6.3 检测当前swap分区情况

[root@localhost ~]# free -m total used free shared buff/cache available Mem: 976 133 325 6 517 646 Swap: 2047 0 2047 //原来分区是2G

6.4 开启新建的SWAP分区

[root@localhost ~]# swapon /opt/newdisk [root@localhost ~]# free -m total used free shared buff/cache available Mem: 976 133 325 6 517 646 Swap: 3071 0 3071 //swap分区多出来1G

6.5 关闭新建的swap分区

[root@localhost ~]# swapoff /opt/newdisk [root@localhost ~]# free -m total used free shared buff/cache available Mem: 976 133 325 6 517 646 Swap: 2047 0 2047 //还原到没有增加虚拟磁盘 //创建swap分区并且持久化使用 例子： 给系统新增加一个交换分区(swap) 考试题目：一般是要求新建一个分区，并且把分区作为swap分区使用 查看内存和交换分区的使用情况 # free -m total used free shared buffers cached Mem: 1841 613 1227 16 0 258 -/+ buffers/cache: 354 1486 Swap: 0 0 0 <--- 没有交换分区 # swapon -s 也能用该命令查看，只是默认也是没有交换分区所有没有输出 # fdisk -l /dev/sdb 设备 Boot Start End Blocks Id System /dev/sdb1 2048 2099199 1048576 83 Linux /dev/sdb2 2099200 6293503 2097152 83 Linux <---准备把该分区作为交换分区 1、新建一个分区，并且把分区类型更改为82 新分区我们在上面的练习已经完成了，所以本例子不用分区，而是需要修改该分区的类型 # fdisk /dev/sdb 命令(输入 m 获取帮助)：l 列出所有支持的分区类型对应的id 命令(输入 m 获取帮助)：t 修改分区id 分区号 (1-5，默认 5)：2 修改第2个分区 Hex 代码(输入 L 列出所有代码)：82 修改成id为82 已将分区“Linux”的类型更改为“Linux swap / Solaris” 命令(输入 m 获取帮助)：p 设备 Boot Start End Blocks Id System /dev/sdb1 2048 2099199 1048576 83 Linux /dev/sdb2 2099200 6293503 2097152 82 Linux swap / Solaris <---修改成功 命令(输入 m 获取帮助)：w 强烈建议： 对分区做了修改后都刷新一下 # partprobe /dev/sdb 2、把sdb2格式化为交换分区 # mkswap /dev/sdb2 正在设置交换空间版本 1，大小 = 2097148 KiB 无标签，UUID=ba08eb90-2003-44e6-9769-9a9351aebb05 3、启动交换分区 # swapon /dev/sdb2 或者 # swanon -a 启动所有交换分区 查看 # swapon -s 文件名 类型 大小 已用 权限 /dev/sdb2 partition 2097148 0 -1 4、持久化保存交换分区的使用 # blkid /dev/sdb2 /dev/sdb2: UUID="ba08eb90-2003-44e6-9769-9a9351aebb05" TYPE="swap" # vim /etc/fstab /dev/mapper/rhel-root / xfs defaults 0 0 UUID=cb3299d6-16e0-4644-9686-27907eefb8f3 /boot xfs defaults 0 0 UUID=ba08eb90-2003-44e6-9769-9a9351aebb05 swap swap defaults 0 0

7. 生产磁盘故障案例

Inode被占满，导致磁盘有可用的剩余空间也无法继续使用

[root@localhost ~]# dd if=/dev/zero of=/opt/newdisk bs=1k count=1024 [root@localhost ~]# mkfs.ext4 -i 1024 /opt/newdisk [root@localhost ~]# mkdir /data [root@localhost ~]# mount -t ext4 -o loop /opt/newdisk /data/ //inode被占满 [root@localhost ~]# touch {1..20000} touch: cannot touch `19997': No space left on device touch: cannot touch `19998': No space left on device touch: cannot touch `19999': No space left on device touch: cannot touch `20000': No space left on device //inode被占满，剩余block也是无法继续使用 [root@localhost ~]# df -i|grep data /opt/newdisk 1024 1024 0 100% /data [root@localhost ~]# df -h|grep data /opt/newdisk 891K 34K 806K 5% /data

Block空间即将被占满, 但删除大文件也没有释放空间

假设现在线上正在运行Nginx服务, Nginx产生的日志已经达到了20个G, 磁盘眼看就看沾满了, 请问不重启Nginx的方式如何处理

//是会删除文件, 但Nginx持续占用着文件, 所以空间并不会被释放 rm -f access.log //正确做法如下, 清空该文件即可释放文件内容 > access.log