一、常识

扇区(sector)是磁盘最小的物理存储单元，单位是512字节
操作系统无法对数目众多的扇区进行寻址，因此操作系统将相邻的扇区组合在一起，形成了块block（8个扇区，4k大小）
在Linux文件系统中多个连续的扇区称之为block，块，也是在系统中被认为是最小的存储单位 du -h /tmp/
在windows文件系统中多个连续的扇区称作簇
操作系统规定，一个block只能存放一个文件的内容，因此文件占用空间，只能是block的整数倍 du -h /etc/
即使文件大小，小于一个block，也就是小于4k，同样占用一个block的大小

常见的文件系统：
1、FAT16、FAT32，最早的Windows的文件系统，缺点是单个文件不能操作2GB
2、NTFS文件系统，支持文件加密，采用日志形式的文件系统，详细的记录磁盘的读写操作
3、exFAT文件系统，新式的文件系统，单个文件支持16GB，能够在Windows、linux、mac同时使用

一块硬盘的结构如下：
系统默认分区1-4留给了主分区和扩展分区
1、主分区1*（星号代表引导分区，引导分区安装在这里）
2、主分区2、主分区3
3、主分区4（extended）
逻辑分区

二、fdisk命令

  1. [root@ylinux ~]# fdisk -l                                            #查看磁盘分区信息
  3. Disk /dev/sda: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors            #sda第一块scsi硬盘，大小21.5
  4. Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
  5. Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
  6. I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
  7. Disk label type: dos                                                #磁盘格式MBR主分区引导记录//GPT分区
  8. Disk identifier: 0x000a86e8
  10.    Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
  11. /dev/sda1   *        2048     2099199     1048576   83  Linux        #引导分区
  12. /dev/sda2         2099200    41943039    19921920   8e  Linux LVM    #第二个主分区
  14. Disk /dev/sdb: 5368 MB, 5368709120 bytes, 10485760 sectors            #第二块scsi硬盘
  15. Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
  16. Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
  17. I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
  20. Disk /dev/mapper/centos-root: 18.2 GB, 18249416704 bytes, 35643392 sectors
  21. Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
  22. Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
  23. I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
  26. Disk /dev/mapper/centos-swap: 2147 MB, 2147483648 bytes, 4194304 sectors
  27. Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
  28. Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
  29. I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
  31. [root@ylinux ~]#
  1. 分区：
  2.  fdisk /dev/sdb   #多使用m帮助，4个主分区+逻辑分区，小于2TB的
  3.  parted /dev/sdb    #针对大于2TB的进行分区，然后磁盘格式为gbt
  1. [root@ylinux ~]# df -h                                    #查看当前设备的挂载磁盘
  2. Filesystem               Size  Used Avail Use% Mounted on
  3. devtmpfs                 974M     0  974M   0% /dev
  4. tmpfs                    991M     0  991M   0% /dev/shm
  5. tmpfs                    991M   11M  980M   2% /run
  6. tmpfs                    991M     0  991M   0% /sys/fs/cgroup
  7. /dev/mapper/centos-root   17G  5.1G   12G  30% /
  8. /dev/sda1               1014M  213M  802M  21% /boot
  9. tmpfs                    199M   12K  199M   1% /run/user/42
  10. tmpfs                    199M     0  199M   0% /run/user/0
  12. [root@ylinux ~]# cat /proc/partitions                    #磁盘分区表号
  13. major minor  #blocks  name
  15.   11        0    4601856 sr0
  16.    8        0   20971520 sda
  17.    8        1    1048576 sda1
  18.    8        2   19921920 sda2
  19.    8       16    5242880 sdb
  20.    8       17     262144 sdb1
  21.    8       18          1 sdb2
  22.  253        0   17821696 dm-0
  23.  253        1    2097152 dm-1
  25. [root@ylinux ~]# partx -a /dev/sdb                    #让内核重读磁盘分区表

三、文件系统格式化、挂载

日志型文件系统，系统会自动保存用户的操作日志，即使突然崩溃也能找回文件
mkfs针对磁盘分区进行格式化文件系统
fsck命令，修复文件系统的命令
默认读取/etc/fstab开机挂载文件的

  1. [root@ylinux opt]# cat /etc/fstab
  3. #
  4. # /etc/fstab
  5. # Created by anaconda on Mon Nov 30 16:55:33 2020
  6. #
  7. # Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'
  8. # See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info
  9. #
  10. /dev/mapper/centos-root /                       xfs     defaults        0 0                #此次如果最后一位数字为1表示开机时需要对文件系统进行检查
  1. [root@ylinux opt]# lsblk -f                #查看磁盘对应的文件系统
  2. NAME           FSTYPE      LABEL           UUID                                   MOUNTPOINT
  3. sda
  4. ├─sda1         xfs                         8decaa3e-dcdc-4674-bdf5-112b4d1df929   /boot
  5. └─sda2         LVM2_member                 HbnrhU-V3O1-7zIt-5fCV-d2lu-8aew-j38Zwm
  6.   ├─centos-root
  7.                xfs                         20dff565-ecdf-44e0-88bd-d665d241691e   /
  8.   └─centos-swap
  9.                swap                        b033a1e6-8de1-4298-87b4-f4a2a8002d36   [SWAP]
  10. sdb
  11. └─sdb1
  12. sr0            iso9660     CentOS 7 x86_64 2020-11-04-11-36-43-00
  1. [root@ylinux opt]# mkfs.ext
  2. mkfs.ext2  mkfs.ext3  mkfs.ext4
  3. [root@ylinux opt]# mkfs.xfs /dev/sdb1        #格式化为xfs文件系统
  4. meta-data=/dev/sdb1              isize=512    agcount=4, agsize=6400 blks
  5.          =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
  6.          =                       crc=1        finobt=0, sparse=0
  7. data     =                       bsize=4096   blocks=25600, imaxpct=25
  8.          =                       sunit=0      swidth=0 blks
  9. naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
  10. log      =internal log           bsize=4096   blocks=855, version=2
  11.          =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
  12. realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

linux系统下文件需要挂载才能使用

  1. mount    将指定的文件系统挂载到指定的目录上
  2. 分区    格式化    挂载
  3. -l    显示系统所有挂载的设备信息
  4. -t    指定文件系统类型
  5. -o    添加挂载功能
  6. -r    read挂载后只读
  7. -w    可读写
  1. mount 设备    挂载点
  2. [root@ylinux opt]# df -Th        #显示所有的设备和挂载的情况
  3. [root@ylinux opt]# mount /dev/sdb1 /mnt        #将sdb1挂载到mnt下，挂载建覆盖mnt下的文件，取消挂载之后文件恢复
  4. [root@ylinux mnt]# mount -o ro /dev/sdb1 /mnt    #以只读的方式挂载
  5.  mount -o noexec /dev/sdb1 /mnt                #不能执行二进制文件
  1. 在/etc/fstab中添加：
  2. /dev/sdb1       /mnt/mnt1       ext4    defaults        0 0    #开机自动挂载信息（磁盘 挂载点 类型  0 0是否备份 是否检查磁盘），mount -a重新加载挂载表，无需重启

四、raid 磁盘冗余阵列

  1. raid 0 数据依次写入到物理磁盘，在理想情况下，写入速度是翻倍的
  2.        由于数据分别写入到两个硬盘中，所有任意一块损坏数据不可用
  4. raid 1 数据同时写入到多块硬盘中，任意一块损坏数据不受影响，容量减半
  6. raid 3 利用计算机异或运算，数字相同为0，不通为1
  7.        最少三块硬盘（两块数据盘，一块异或盘），通过异或运算当一块故障时反推损坏硬盘的数据
  9. raid 4  强化的raid 3技术，三块盘都作为数据盘，异或值作为数据存在数据盘中，每一块磁盘即存储数据也存储异或值，单盘故障无影响
  11. raid 10 raid 0 + raid 1
  12.         至少四块盘，通过raid 1实现磁盘两两备份，提高数据安全性；又通过raid 0提高磁盘的读写效率
  13.         只要不是同一个raid 1的磁盘组的两个磁盘故障，数据无影响
硬RAID与软RAID
硬RAID购买磁盘阵列卡
软RAID CPU去控制硬盘驱动器，进行数据转换，计算的过程就是软件raid的实现过程
       消耗额外的CPU资源，造成服务器压力

RAID 10的部署    先raid 0在raid 1
1.部署4个硬盘
2.学习mdadm 用于建设，管理和监控RAID技术的命令
3.mdadm -Cv /dev/md0 -a yes -n 4 -l 10 /dev/sda    /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd
4.格式化、挂载、使用
5.mdadm    -D    /dev/md0    查看挂载详细信息

五、LVM

当配置了raid磁盘之后，容量大小就是固定的，扩容很麻烦，
不同的磁盘分区，都是相对独立的，没有任何联系，可能导致空间利用率低
logical volume manager 逻辑卷管理技术，LVM将一个或者多个磁盘在逻辑上进行了合并，相当于一个大的硬盘去使用；当空间不够时，可以使用其他硬盘的空间，这就是一个动态的磁盘容量管理技术
LVM的使用方式：
1、硬盘的多个分区，由LVM统一进行管理为卷组，可以弹性的调整卷组的大小，加入新硬盘，可以充分的利用磁盘容量
文件系统的创建在逻辑卷上，逻辑卷可以根据需求改变大小（总容量控制在卷组中）
2、基于硬盘创建LVM
多块硬盘做成逻辑卷，将整个逻辑卷统一管理，对分区进行动态的扩容

LVM常见名词：
    PP(physical parttion)，物理分区    LVM直接创建在物理分区之上的
    PV(physical volume),物理卷    处于LVM的最底层，一般一个PV对应一个PP
    PE(physcal extends)，物理区域    PV中可以用于分配的最小存储单位，同一个VG所有的PV中的PE大小相同
    VF(volume group)，卷组    卷组创建在PV之上，可以划分为多个PV
    LE(logical extends)，逻辑扩展单元，LE是组成LV的基本单元，一个LE对应一个PE
    LV(logical volume)，逻辑卷，创建咋VG之上，是一个可以动态扩容的分区概念

image.png
LVM原理：
LVM动态扩容大小，其实就是通过互相交换PE的过程，达到弹性扩容分区大小
扩大容量，就是将PE添加到直接的LV中；减少容量，就是将剔除PE的过程
PE默认大小一般都是4M，LVM最多是可以创建出65534个PE，因此LVM最大的VG卷组单位是256G
PE其实是LVM最小的存储单位，类似于操作系统block（4K）
LV逻辑卷的概念（类似普通分区，/dev/sda）