2016-08-24
授課內容：
1、磁盤結構
2、分區類型
3、管理分區、文件系統以及掛載設備
4、管理虛擬內存SWAP
一、磁盤結構（機械硬盤）
head：磁頭
track：磁道
cylinder: 柱面
sector: 扇區，512bytes(最小的存儲單位)
1、其中：每個盤面有兩面，兩面都可以存儲數據，片兩面都能存數據，要讀取它，必須有磁頭（head），所以，每一個面，都有一個磁頭，一張盤片就有兩個磁頭，每個盤面安裝圓心劃分了不同的類似跑道的存儲區域，稱爲磁道（track），盤面的數據從最外面開始存儲，最外面額是0磁道
相同磁道的立體空間，構成了柱面（cylinder），每個磁盤又可以劃分爲多個區域，稱爲扇區（sector），磁盤的最小存儲單位是扇區，一個扇區的大小是512字節，一個磁道由63個
2、centos6按照柱面劃分分區，centos7按照扇區劃分分區
二、分區類型
1、MBR: Master Boot Record，1982年提出的概念，使用32位表示扇區數，分區不超過2T（2^32/1024/1024=2T）
通常一個磁盤的0磁道0扇區：512bytes存放着磁盤的MBR信息，其中：
446bytes: boot loader（windows沒有管理器，linux稱爲grub2、lilo）
64bytes：分區表
16bytes: 標識一個分區
4個主分區；3主分區+1擴展(N個邏輯分區)
2bytes: 55AA
因此，備份一個磁盤的MBR文件信息方法：
dd if=/dev/sda of=/mnt/usb/MBRbackup bs=1 count=512
恢復備份：
dd if=/dev/usb/MBRbackup of=/dev/sda
MBR分區的磁盤邏輯結構：
2、GPT:GUID patition table
支持128個分區，使用64位，支持8Z（512Byte/block ）64Z （4096Byte/block）使用128位UUID 表示磁盤和分區GPT分區表自動備份在頭和尾兩份，並有CRC校驗位，使用UEFI (統一擴展固件接口)硬件支持GPT
三、管理分區
分區結構示意圖：邏輯上每個分區都由n個塊組組成
(1)硬盤的使用流程；
低格（廠商設置）-->分區（fdisk）-->高格（創建文件系統類型）（mkfs）-->掛載（mount）-->正常使用
使用fdisk創建舊硬盤的分區後，雖然物理配置已經保存，但內存還沒有更新識別，需要內存刷新識別使用命令：partprobe，創建新硬盤分區則會自動更新
(2)分區（fdisk）
fdisk：查看和修改分區表信息
fdisk DEVICE
fdisk /dev/sda 對磁盤/dev/sda進行分區操作
p: 顯示當前硬件的分區，包括沒保存的改動
n: 創建新分區
e: 擴展分區
p: 主分區
d: 刪除一個分區
w: 保存退出
q: 不保存退出
t: 修改分區類型
L:
l: 顯示所支持的所有類型
(3)創建文件系統（mkfs）
文件系統類型：
Linux文件系統: ext2, ext3, ext4, xfs（SGI）, btrfs（Oracle）, reiserfs, jfs（AIX）, swap
swap: 交換分區
光盤：iso9660
Windows：fat32, ntfs
Unix: FFS（fast）, UFS（unix）, JFS2
網絡文件系統：NFS, CIFS
集羣文件系統：GFS2, OCFS2（oracle）
分佈式文件系統：ceph, moosefs, mogilefs, glusterfs, Lustre
RAW：未經處理或者未經格式化產生的文件系統
目前linux主流的文件系統還是ext系統和xfs
相關命令：mkfs、blkid、【mke2fs、e2lable、dumpe2fs、tune2fs：針對ext系統的命令】
mkfs -t ext3 /dev/sda6
mke2fs：ext系列文件系統專用管理工具
-t {ext2|ext3|ext4}
-b {1024|2048|4096}
-L 'LABEL'
-j: 相當於-t ext3
-i#: 爲數據空間中每多少個字節創建一個inode；此大小不應該小於block的大小
-N #：爲數據空間創建個多少個inode
-m #: 默認5%,爲管理人員預留空間佔總空間的百分比
-O FEATURE[,...]：啓用指定特性
-O ^FEATURE：關閉指定特性
mkfs.ext3 = mkfs-t ext3 = mke2fs -j = mke2fs -t ext3
blkid：塊設備屬性信息查看
blkid[OPTION]... [DEVICE]
-U UUID: 根據指定的UUID來查找對應的設備
-L LABEL：根據指定的LABEL來查找對應的設備
e2label：管理ext系列文件系統的LABEL
# e2label DEVICE [LABEL]
tune2fs：重新設定ext系列文件系統可調整參數的值
-l：查看指定文件系統超級塊信息；super block
-L 'LABEL'：修改卷標
-m #：修預留給管理員的空間百分比
-j: 將ext2升級爲ext3
-O: 文件系統屬性啓用或禁用,–O ^has_journal
-o: 調整文件系統的默認掛載選項,–o ^acl
-U UUID: 修改UUID號；
(4)掛載mount
掛載:將額外文件系統與根文件系統某現存的目錄建立起關聯關係，進而使得此目錄做爲其它文件訪問入口的行爲
卸載:爲解除此關聯關係的過程
注意：默認是隻有管理員root纔有掛載的權限
掛載方法：
mount DEVICE MOUNT_POINT
mount：通過查看/etc/mtab文件顯示當前已掛載的所有設備
-t vsftype：指定要掛載的設備上的文件系統類型
-r: readonly，只讀掛載
-w: read and write, 讀寫掛載
-n: 不更新/etc/mtab，相當於#mount
-a：自動掛載所有支持自動掛載的設備(定義在了/etc/fstab文件中，且掛載選項中有auto功能)
-L 'LABEL': 以卷標指定掛載設備
-U 'UUID': 以UUID指定要掛載的設備
-B, --bind: 綁定目錄到另一個目錄上
-o options：(掛載文件系統的選項)，多個選項使用逗號分隔
async：異步模式
sync：同步模式,內存更改時，同時寫磁盤
atime/noatime：包含目錄和文件
diratime/nodiratime：目錄的訪問時間戳
auto/noauto：是否支持自動掛載,是否支持-a選項
exec/noexec：是否支持將文件系統上運行應用程序
dev/nodev：是否支持在此文件系統上使用設備文件
suid/nosuid：不否支持suid和sgid權限
remount：重新掛載
ro：只讀
rw：讀寫
user/nouser：是否允許普通用戶掛載此設備，默認管理員才能掛載
acl：啓用此文件系統上的acl功能
Defaults：相當於rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async
卸載時，有用戶正在使用該掛載分區，則無法正常卸載
fuser：查看正在訪問的進程和操作
-v：查看
-mk：強制剔除正在訪問的進程
演示過程：
[root@Centos7 ~]# fdisk -l 【查看目前的分區情況】
Disk /dev/sda: 214.7 GB, 214748364800 bytes, 419430400 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x00072f47
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sda1 * 2048 391167 194560 83 Linux
/dev/sda2 391168 98045951 48827392 83 Linux
/dev/sda3 98045952 105857023 3905536 82 Linux swap / Solaris
/dev/sda4 105857024 419430399 156786688 5 Extended
/dev/sda5 105859072 144920575 19530752 83 Linux
[root@Centos7 ~]# fdisk /dev/sda
Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.
Command (m for help): n 【新建分區】
All primary partitions are in use
Adding logical partition 6
First sector (144922624-419430399, default 144922624):
Using default value 144922624
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (144922624-419430399, default 419430399): +10G 【10G】
Partition 6 of type Linux and of size 10 GiB is set
Command (m for help): w 【保存新建分區信息】
The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
WARNING: Re-reading the partition table failed with error 16: Device or resource busy.
The kernel still uses the old table. The new table will be used at
the next reboot or after you run partprobe(8) or kpartx(8)
Syncing disks.
[root@Centos7 ~]# fdisk -l
Disk /dev/sda: 214.7 GB, 214748364800 bytes, 419430400 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x00072f47
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sda1 * 2048 391167 194560 83 Linux
/dev/sda2 391168 98045951 48827392 83 Linux
/dev/sda3 98045952 105857023 3905536 82 Linux swap / Solaris
/dev/sda4 105857024 419430399 156786688 5 Extended
/dev/sda5 105859072 144920575 19530752 83 Linux
/dev/sda6 144922624 165894143 10485760 83 Linux
[root@Centos7 ~]#
[root@Centos7 ~]# cat /proc/partitions
major minor #blocks name
8 0 209715200 sda
8 1 194560 sda1
8 2 48827392 sda2
8 3 3905536 sda3
8 4 1 sda4
8 5 19530752 sda5
11 0 7587840 sr0
[root@Centos7 ~]# partprobe /dev/sda 【通知內核更新】
[root@Centos7 ~]# cat /proc/partitions
major minor #blocks name
8 0 209715200 sda
8 1 194560 sda1
8 2 48827392 sda2
8 3 3905536 sda3
8 4 0 sda4
8 5 19530752 sda5
8 6 10485760 sda6
11 0 7587840 sr0
[root@Centos7 ~]# mkfs -t ext3 /dev/sda 【創建文件系統】
/dev/sda /dev/sda1 /dev/sda2 /dev/sda3 /dev/sda4 /dev/sda5 /dev/sda6
[root@Centos7 ~]# mkfs -t ext3 /dev/sda6
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
655360 inodes, 2621440 blocks
131072 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=2684354560
80 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632
Allocating group tables: done
Writing inode tables: done
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done四、管理虛擬內存SWAP
(1)SWAP分區：模擬內存，當物理內存不足時，進程需要內存資源是，內存會把一部分沒有在用的進程分頁挪到硬盤的模擬內存中，騰出空間被現在需要使用內存資源的進程
即其作用是可以允許內存過載使用，windows系統也有類似的機制
由於虛擬內存空間是建立在硬盤之上，所以其速度和性能會大打折扣
運行速度：CPU（1納秒）-->緩存（一級緩存，二級..）（10納秒）-->內存（10毫秒）-->硬盤（秒）
(2)linux的swap和windows的虛擬內存空間區別：
區別就是windows即使物理內存沒有用完也會去用到虛擬內存 ，
而Linux不一樣 Linux只有當物理內存用完的時候纔會去動用虛擬內存（即swap分區）這就是兩者的區別。
(3)free：查看物理內存和虛擬內存的使用情況
[root@Centos7 shells]# free total used free shared buff/cache available Mem: 1868692 317020 1189976 9224 361696 1370028 Swap: 3905532 0 3905532
(4)dd：convert and copy a file，轉換並複製文件，與cp命令相似，只是用法格式有不一樣，dd複製的是數據流，工作在vfs之下
if：文件來源
of：數據存儲目的
dd if=/dev/sda of=/mnt/usb/mbr.backup bs=512 count=1:(可以備份MBR)
dd if=/mnt/usb/mbr.backup of=/dev/sda bs=512 count=1:(可以還原MBR)
【】/dev/zero：不斷的往外輸出000,與/dev/null作用相反
(5)/etc/fstab：系統啓動自動掛載的文件系統配置
[root@Centos7 shells]# cat /etc/fstab UUID=4b461f3a-1b13-49c9-80eb-0a03f4fa9519 / xfs defaults 0 0 UUID=c332bc3c-01b4-40e3-b600-c5791719e14b /boot xfs defaults 0 0 UUID=7561a152-2688-4437-a001-814a4cddd745 /testdir xfs defaults 0 0 UUID=bb4c502d-ec7c-4237-811c-30de82daaf68 swap swap defaults 0 0
空格分開六個字段【】：
設備（名、路徑、UUID）：掛載點：文件系統類型：掛載選項（使用mount命令時的附加選項）：轉儲頻率（備份頻率，每多少天做一次完成備份）：文件系統檢測次序（只有根可以是1，0表示不檢查）