Linux--系统基础磁盘管理相关知识详解笔记

1.磁盘知识体系结构

在这里插入图片描述

第一个层次：磁盘相关物理知识内部结构外部结构读写数据原理

第二个层次：磁盘阵列知识磁盘弹性扩展知识

阵列：将多块磁盘整合为一块

（1）可以存储更大容量数据

（2）提升数据存储效率

（3）提升数据存储安全性

第三个层次：磁盘分区表概念，分区命令使用 fdisk parted

第四个层次：系统格式化操作文件系统相关概念

第五个层次：磁盘管理相关知识挂载操作

2.磁盘内部外部结构

外部结构：看得见的部分

在这里插入图片描述

接口类型：SATA<SXSI<SAS

转速信息：5400/分钟<7200/分钟<10000转/分钟<12000转/分钟

盘片部分：存储数据信息，可以有多块盘片

磁头部分：读写数据信息，可以有多个磁头（几个盘片就有几个磁头）

磁头停泊区：关机之后磁头放在磁头停泊区

磁盘主轴：决定磁盘转速

磁盘容量：1024 科学计量换算 1000 企业生产换算

内部结构：

磁盘的磁道：每个磁道用于存储数据信息，并且每个磁盘存储数据容量是相同的

磁盘扇区：将磁盘切分为多个部分，存储数据最小空间单位称为扇区

扇区个数进行分区 1024 个扇区 1M （最小单位）

磁盘柱面：磁盘有多个磁头时，是按照柱面来进行读取数据

数据读取原理：二进制方式（凸起的地方代表数字1（磁化为1），凹的地方代表数字0）

碎片整理就是依据机械硬盘工作原理对硬盘读写数据进行性能优化

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-XegxljeT-1669102695936)(E:\Typora软件\linux运维笔记\运维笔记图片库\034内存存储数据原理.png)]$

3.磁盘阵列配置方法 raid

进行磁盘阵列配置：

配置阵列级别：RAID0 RAID1 RAID5 RAID10

RAID0：可以提高数据存储效率游戏赛事 WCG 无法保证数据安全性

RAID1：可以提高数据的安全性存储阵列保证数据安全浪费磁盘无法提升性能

RAID5: 可以提高数据存储效率保证数据安全性只浪费（1/3）

RAID10:可以提高数据存储效率保证数据安全性磁盘空间浪费会多

4.磁盘弹性扩容配置 LVM

应用场景：数据库数据存储操作

数据库：存储数据仓库表形式存储数据 —data.sql 文件总的数据文件

/dev/sdc1分区-- /data 10G <----date.sql 10G

90G

PE:物理区域

PV：物理卷（逻辑磁盘）

VG：卷组

LV：逻辑卷

创建分区：
[root@naWang ~]#fdisk -l
   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *        2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sda2         2099200    41943039    19921920   8e  Linux LVM

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：0x8c5947aa

对分好的区进行PV创建操作（利用LVM逻辑卷管理执行相关命令）
[root@naWang ~]#pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdb2  
WARNING: ext4 signature detected on /dev/sdb1 at offset 1080. Wipe it? [y/n]: y
  Wiping ext4 signature on /dev/sdb1.
WARNING: ext4 signature detected on /dev/sdb2 at offset 1080. Wipe it? [y/n]: y
  Wiping ext4 signature on /dev/sdb2.
  Physical volume "/dev/sdb1" successfully created.
  Physical volume "/dev/sdb2" successfully created.
  
用pvs或者pvdisplay查看详细信息
  
逻辑管理创建VG过程
[root@naWang ~]#vgcreate vg1 /dev/sdb1 /dev/sdb2
  Volume group "vg1" successfully created      ———————— /dev/sdb1 已创建完成PV物理卷
  

vgdisplay		---查看所有卷组的详细信息

逻辑管理创建LV过程

[root@naWang ~]#lvcreate -L 200M -n lv1 vg1
  Logical volume "lv1" created.
-L	----参数后跟的是你要设定的逻辑卷大小，这个大小必须是你设定的PE值的整数倍，如果不是它会给你分一个比你设定大一点的空间，也就是向上取整数倍空间。弊端就是有可能用不完vg里面的空间

先用mkfs命令对创建的卷组进行格式化操作：
[root@naWang ~]#mkfs.ext4 /dev/vg1/lv1
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
文件系统标签=
OS type: Linux
块大小=1024 (log=0)
分块大小=1024 (log=0)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
51200 inodes, 204800 blocks
10240 blocks (5.00%) reserved for the super user
第一个数据块=1
Maximum filesystem blocks=33816576
25 block groups
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
2048 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
	8193, 24577, 40961, 57345, 73729

Allocating group tables: 完成                            
正在写入inode表: 完成                            
Creating journal (4096 blocks): 完成
Writing superblocks and filesystem accounting information: 完成 

创建一个空目录，再把创建好的逻辑卷挂载上就可以使用了
[root@naWang ~]#mkdir /disk1
[root@naWang ~]#mount /dev/vg1/lv1 /disk1
[root@naWang ~]#df -h
文件系统                 容量  已用  可用 已用% 挂载点
devtmpfs                 844M     0  844M    0% /dev
tmpfs                    861M  4.0K  861M    1% /dev/shm
tmpfs                    861M   11M  850M    2% /run
tmpfs                    861M     0  861M    0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/centos-root   17G  9.8G  7.3G   58% /
/dev/sda1               1014M  239M  776M   24% /boot
tmpfs                    173M   12K  173M    1% /run/user/42
tmpfs                    173M     0  173M    0% /run/user/0
/dev/mapper/vg1-lv1      190M  1.6M  175M    1% /disk1

说明：如果想实现开机自动挂载，可以后续编写/etc/rc.local和/etc/fstab 文件信息

LVM逻辑实战调整过程

磁盘创建逻辑卷扩容过程

使用lvextend命令来对逻辑卷进行扩容：

[root@naWang ~]#vgs				---查看剩余空间是否充足
  VG     #PV #LV #SN Attr   VSize   VFree  
  centos   1   2   0 wz--n- <19.00g      0 
  vg1      2   1   0 wz--n-  19.99g <19.80g
[root@naWang ~]#lvextend -L +100M /dev/vg1/lv1
  Size of logical volume vg1/lv1 changed from 200.00 MiB (50 extents) to 300.00 MiB (75 extents).
  Logical volume vg1/lv1 successfully resized.
[root@naWang ~]#lvscan
  ACTIVE            '/dev/centos/swap' [2.00 GiB] inherit
  ACTIVE            '/dev/centos/root' [<17.00 GiB] inherit
  ACTIVE            '/dev/vg1/lv1' [300.00 MiB] inherit
[root@naWang ~]#lvs
  LV   VG     Attr       LSize   Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convert
  root centos -wi-ao---- <17.00g                                                    
  swap centos -wi-ao----   2.00g                                                    
  lv1  vg1    -wi-ao---- 300.00m    
  需要注意此时文件系统并没有增大，需要执行命令让文件系统识别已经扩容的空间

[root@naWang ~]#df -h
文件系统                 容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg1-lv1      190M  1.6M  175M    1% /disk1	---未识别扩容空间
[root@naWang ~]#resize2fs -f /dev/mapper/vg1-lv1 		---加载识别扩容空间
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem at /dev/mapper/vg1-lv1 is mounted on /disk1; on-line resizing required
old_desc_blocks = 2, new_desc_blocks = 3
The filesystem on /dev/mapper/vg1-lv1 is now 307200 blocks long.

[root@naWang ~]#df -h
文件系统                 容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg1-lv1      287M  2.1M  267M    1% /disk1	  ---已识别扩容空间

5.磁盘分区操作过程

磁盘分区方案介绍：

/boot 分区 200M

swap 分区 1~8G 内存1.5

/ 分区剩余空间 50~200G 系统数据/服务程序数据

/data 分区剩余空间存储

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-29LapMEu-1669102695937)(E:\Typora软件\linux运维笔记\运维笔记图片库\035开机启动流程.PNG)]$

磁盘分区方法原则：

磁盘分区表：64字节每16个字节表示一个分区信息----主分区 4个分区

取出其中16个字节可以进行扩展分区设置只能有一个扩展分区下面可以划分更多逻辑分区

PS：主分区可以直接使用扩展分区不可以直接使用

四个分区一个扩展分区（多个逻辑分区）

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-9U6d8knM-1669102695937)(E:\Typora软件\linux运维笔记\运维笔记图片库\036磁盘分区表.PNG)]$

磁盘分区的方法步骤：

fdisk:centos6---不能划分2T容量以上分区
	  centos7---能划分2T容量以上分区

parted：可以划分2T容量以上分区

2T以下分区划分：

第一个历程：指定进行分区设备文件

fdisk /dev/sdb

第二个历程：根据需求进行分区

分区命令信息：

命令操作
c   ---设置分区模式dos（小于2T）
d	---删除已经分好的区
g	---设置分区模式gpt（大于或等于2T）
l	---列表显示可用分区类型
m	---获取帮助
o	---创建一个新的dos分区表
q	---退出分区操作并且不保存
p	---输出已经分区的信息
t	---修改分区类型信息
w	---保存对分区的设定

6.磁盘格式化操作

创建文件系统 – 产生inode block

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-iRcFccjc-1669102695938)(E:\Typora软件\linux运维笔记\运维笔记图片库\037磁盘格式化操作.PNG)]$
如何进行格式化操作

mkfs -t xfs /dev/sdc1
mkfs.xfs -f /dev/sdc1		---强制在已有文件系统文件中进行重新格式化操作

7.磁盘挂载操作

mount 参数配置

默认挂载参数信息：

rw(默认)			   ---挂载之后的挂载点目录，具有读写能力
ro				    ---挂载之后的挂载点目录，只具有读能力
suid（默认）	      ---挂载之后的挂载点目录中，可以让setuid权限文件生效
nosuid	  		    ---挂载之后的挂载点目录中，可以让setuid权限文件失效
dev（默认）
nodev
exec（默认）	     ---挂载之后的挂载点目录中，可以让具有执行权限文件生效
noexec			    ---挂载之后的挂载点目录中，可以让具有执行权限文件失效
auto（默认）		 ---允许挂载配置信息进行自动挂载
noauto				---禁止挂载配置信息进行自动挂载
user				---允许普通用户进行挂载操作
nouser				---禁止普通用户进行挂载操作
async（默认）		  ---异步方式存储数据
sync				---同步方式存储数据

当挂载点目录无法卸载时，可以进行强制卸载

umount -lf /mnt

-l —不用从目录中切换出来，也可以进行卸载

-f —强制卸载目录信息

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一个挂载点无法卸载的原因：

1）此时正在挂载目录中，是无法直接卸载

2）有其他用户或者程序进程，正在使用加载挂载目录中的数据信息

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8.磁盘交换分区如何扩容

内存硬盘使用情况需要实时关注

内存存储一些数据信息和服务进程有关（内存溢出导致）

临时将磁盘空间交换给内存使用

交换分区临时扩容步骤：

第一个步骤：创建系统交换分区使用文件

dd if=/dev/zero of=/tmp/1G bs=100M cout=10

第二个步骤：设置文件被交换分区所使用

mkswap /tmp/1G

第三个步骤：文件划到交换分区使之生效

swapon /tmp/1G		---加载交换空间
swpoff /tmp/1G		---卸载交换空间