Linux存儲管理
首先簡單的來了解一下各磁盤的接口類型
IDE：並口，來源於ATA，133Mbps
SCSI：並口，
SATA：Serial ATA，串口
SAS：串口
USB：串口
並口與串口都有其各自的優勢，並不能說哪個好，只是現在串口用得更廣泛。
其中有一個參數IOPS用來衡量磁盤的傳輸速度。
IOPS：每秒IO次數
在學習磁盤管理之前，我們先要了解一下機械硬盤的構造和工作原理。詳情請見
在瞭解了機械硬盤的構造和工作原理後，我們就可以學習磁盤管理相關知識了。
Linux中的磁盤（也可以叫設備）的各種基本概念：
設備文件、設備號、設備類型、設備文件名、設備引用方式
設備文件：/dev
設備文件是關聯到硬件設備的驅動程序和設備的訪問入口；
設備號：
major：主設備號，區分設備的類型，用於標明設備所需的驅動程序；
minor：次設備號，區分同種類型下的不同設備，是特定設備的訪問入口；
mknod命令：
mknod - make block or character special files
mknod [OPTION]... NAME TYPE [MAJOR MINOR]
設備類型：
塊設備：用於隨機訪問的設備，數據存儲和交換的單位是塊；
字符設備：用於線性訪問的設備，數據的交換單位一般是字符；
設備文件名：IANA-->ICANN
/dev/
IDE：hd[a-d]
SCSI/SATA/SAS/USB：sd[a-z]
RHEL6、CentOS6開始：
所有的接口類型的硬盤設備統一命名爲sd[a-z]
設備引用方式：
設備文件名
卷標(Volume Lable)
link
UUID：全局唯一標識符，128bit
先增加新硬盤再使用，在開機狀態下增加硬盤時，需要輸入以下命令
~]# echo '- - -' > /sys/class/scsi_host/host2/scan
強制內核識別在開機狀態下插上的SCSI接口的磁盤
那我們如何使用一個新的硬盤設備呢？答案就是分三步
1.分區
2.創建文件系統(格式化)
3.掛載分區
1.
爲何分區？
1.優化I/O性能
2.實現磁盤空間的配額限制
3.進行高速修復
4.隔離系統文件和其他程序文件
5.安裝多個操作系統
如何分區？
MBR：硬盤空間小於2TB
注意：
1.主分區+擴展分區，最多可以有4個，其分區表位的編號依次爲：1,2,3,4
2.邏輯分區的編號從5開始，不管前面的四個數字編號是否被佔用；
GPT：硬盤空間大於2TB
GUID Partition Table，GUID分區表，支持128個分區
UEFI(統一擴展固件接口)的硬件可以支持GPT Boot Legacy
通常使用的分區工具：
fdisk：
用於創建和管理MBR分區，對於一塊硬盤，最多隻能管理15個分區；
gdisk：GNU disk
用於創建和管理GPT分區，
fdisk分區示例：
fdisk - Partition table manipulator for Linux
fdisk -l [device...]
查看指定磁盤的分區表，如果省略device參數，則顯示所有磁盤設備的分區 表；
fdisk device
對於指定設備進行分區管理；
注意：使用fdisk只是在內存當中進行，並沒有在硬盤中真正實時操作，分好區之後，如果不使用 子命令‘w’保存的話，剛纔的操作無意義。
parted（建議對磁盤管理非常熟悉的人才使用）：GNU
高級分區工具，實時生效；
parted - a partition manipulation program
parted [options] [device [command [options...]...]]
parted /dev/sdb mklabel gpt|msdos
parted /dev/sdb print
parted /dev/sdb mkpart primary 1 200
parted /dev/sdb rm 1
如果使用fdisk或gdisk命令對於已經有分區並掛載的磁盤的剩餘空間進行再次分區，分區的信息即便 是保存了，也不會被內核重新讀取；如果要讓內核識別此類分區：
1.重啓計算機；
2.partprobe命令或者partx命令，強制內核重讀分區表；
CentOS5/7：partprobe -a [device] 如果省略了設備名，則表示重讀所有磁 盤的分區表
CentOS6/7：partx -a [device]
kpartx -af [device]
2.
創建文件系統（也可以說是格式化）：
創建文件系統實際上就是給分區進行存儲空間的邏輯編址；爲了更好地對磁盤進行管理與操作。
格式化：
低級格式化：
物理層面完成格式化，在磁盤設備出廠時，通過低級格式化來創建磁道；
主要作用：劃分磁道
高級格式化：
分區之後進行，
主要作用：用來創建文件系統，爲分區構建邏輯編址單元，簇，塊
無論是簇還是塊，都是將一個或多個扇區組織在一起，共同完成數據存儲；
簇：512B 1024 2048 4096 8192 16384 32768 65536
塊：1024 2048 4096
注意：
1.一個塊只能放置一個文件的內容，一個文件可以佔用多個塊；
2.如果在某個分區中，將創建大量的小文件，把塊劃分的小一些； 反之，塊就大些
3.如果分區空間比較大，塊也應該大一些；
隨着磁盤空間越來越大，劃分的塊的數量也越來越多，之前所劃分的元數據塊與數據塊管理起來很不方便，所以出現了劃分分組，劃分塊組就可以解決該問題
劃分分組：
塊組：
每個塊組中有獨立的元數據塊和數據塊
存放數據的時候，以塊組內的數據塊優先選擇，如果塊組內的數據塊不夠，可以通過 存儲策略來請多個塊組協同存儲；
超級塊：
主要定義了有多少個塊組，以及每個塊組的邊界。
注意：爲了防止超級塊發生故障倒置整個文件系統崩潰，對超級塊進行冗餘備份。
日誌塊：
對於數據的寫入操作做記錄的塊；
防止數據不一致；
數據不一致通常都是由不潔關機，不潔斷電導致；
所以總結一下一個完整的文件系統到底是怎樣的。
一個完整的文件系統：
超級塊，inode，inode bitmap，block bitmap，data block，journal block
舉個例子瞭解一下文件系統查找：
想要查找/var/log/messages文件的內容，是怎樣的過程？
首先查找/目錄inode編號，從元數據區域中找到對應inode，再讀取inode中的數據塊指針，找到存放/目錄內容的數據塊；
然後，在數據塊中查找名稱爲var的文件名，如果有，就定位其inode編號，再到元數據區域中查找對應編號的inode，再根據數據塊指針找到保存var目錄內容的數據塊；
再然後，在該數據塊中查找名稱爲log的文件名，如果有，就定位其inode編號，再到元數據區域中查找對應編號的inode，再根據數據塊指針找到保存log目錄內容的數據塊；
之後，在該數據塊中查找名稱爲messages的文件名，如果有，就定位其inode編號，再到元數據區域總查找對應編號的inode，再根據數據塊指針找到messages文件對銀的數據塊，就可以讀取數據；
Linux支持的文件系統：
位於內核空間中的文件系統驅動
1.內核一部分
2.內核模塊
位於用戶空間中的文件系統管理應用程序
管理命令
Linux自己的文件系統：
ext ext2 ext3 ext4(最大分區50TB，可以做根分區，可以做啓動分區)
xfs(企業級64位文件系統，最大分區500TB，可以做根和啓動分區)
reiserfs(良好的反刪除功能)
btrfs(技術預覽版)
光盤文件系統：iso9660
網絡文件系統：NFS、CIFS
集羣文件系統：gfs2、ocfs2
內核級的分佈式文件系統：ceph
僞文件系統：proc、sysfs、tmpfs、hugepagefs
windows的文件系統：vfat，ntfs
Unix的文件系統：ufs，FFS，JFS，zfs
交換分區文件系統：swap
用戶空間中的分佈式文件系統：mogilefs，moosefs，glusterfs
對於不同的發行版的Linux，都有其默認的文件系統選擇：
RHEL、CentOS
5：ext3
6：ext4
7：xfs
文件系統的管理工具： mkfs、fsck、dumpe2fs、tune2fs、
管理文件系統：
創建文件系統：
mkfs
mkfs.ext2, mkfs.ext3, mkfs.ext4, mkfs.xfs, mkfs.btrfs, ...
文件系統檢測和修復工具
fsck
fsck.ext3, fsxk.ext3, fsck.ext4, fsck.xfs, ...
文件系統屬性查看工具
dumpe2fs
文件系統的屬性調整工具
tune2fs
創建文件系統工具：
mkfs命令：
mkfs - build a Linux filesystem
mkfs [options] [-t type] [fs-options] device [size]
mkfs -t ext2 /dev/sdb1
注意：
1.不要使用磁盤設備名稱和擴展分區設備名稱作爲mkfs命令的參數；
如果使用磁盤設備作爲mkfs的參數，所有的分區都將被刪除
如果使用擴展分區作爲mkfs的參數，所有的邏輯分區都將被刪除
2.能夠作爲mkfs命令參數的設備，是主分區設備和邏輯分區設備；
如果只是計劃創建ext系列文件系統的話，可以使用mke2fs命令：
mke2fs:
mke2fs - create an ext2/ext3/ext4 filesystem
常用選項：
-b block-size：在創建文件系統時，調整塊大小；
-i bytes-per-inode：指明inode與字節的比率，即：多少個字節可 以建一個inode，默認值爲16384；
-j：創建有日誌功能的文件系統，就是ext3
-N number-of-inodes：直接指明要給此文件系統創建的inode的數 量；
-m reserved-blocks-percentage：指定爲超級用戶root預留的磁盤 空間的百分比；默認是5；
-t fstype：指定文件系統類型，ext2 ext3 ext4，默認是ext2
-O [^]feature[,...]：關閉或開啓文件系統的特性
-L volume-label：爲文件系統指定卷標
如果只計劃修改ext系列文件系統的卷標，可以使用e2label命令：
e2label:
e2label - Change the label on an ext2/ext3/ext4 filesystem
e2label device [ new-label ]
注意：如果不加捲標信息，表示查看指定設備的卷標；
如果添加了卷標信息， 表示修改指定設備的卷標；
如果想要修改ext系列文件系統的屬性，可以使用tune2fs命令：
tune2fs:
tune2fs - adjust tunable filesystem parameters on ext2/ext3/ext4 filesystems
調整那些在ext2,3,4文件系統上的可修改的參數；
常用選項：
-j：將ext2文件系統修改爲ext3；
-m reserved-blocks-percentage：修改爲超級用戶預留的磁盤空間 的百分比；
-o [^]mount-options[,...]：修改文件系統的默認掛載選項；
-r reserved-blocks-count：修改爲超級用戶預留的磁盤空間的塊 的數量；
-L volume-name：修改文件系統的卷標
-O [^]feature[,...]：修改文件系統的特性，將其關閉或啓用；
-l：顯示超級塊的內容 相當於dumpe2fs -h
文件系統的檢測修改工具：
fsck
-t fstype：指定要檢測的文件系統類型；
-a：無需交互，自動修復所有問題
-r：交互式修復問題
ext系列文件系統專門的檢測修復工具：
e2fsck
-y：在交互過程的所有的問題，都以"yes"回答；
-f：強制檢測修復；即使文件系統處於clean狀態；
blkid：
blkid - command-line utility to locate/print block device attributes
blkid -L label：根據卷標進行查找
blkid -U uuid：根據UUID進行查找
findfs：
findfs - Find a filesystem by label or UUID
findfs LABEL=label
findfs UUID=uuid
創建swap文件系統
前提：分區類型必須是swap類型
修改的方法是：在fdisk交互模式中，使用t命令將指定分區的類型修改爲82即可；
mkswap
mkswap - set up a Linux swap area
-L LABEL：設置交互分區的卷標
-f：強制執行
掛載：
根文件系統之外的其他文件系統如果想要被訪問；都必須通過某種方式關聯到根文件系統上，具體做法就是把其他文件系統裝載到根文件系統中的某個目錄之中；這個過程稱爲"掛載"；用於關聯其他文件系統的那個目錄，稱爲掛載點；
掛載點：mount point，也是其他文件系統的訪問入口；例如：/boot
要求：
1.作爲掛載點的目錄必須事先存在；
2.作爲掛載點的目錄應該是沒有被使用或不能被其他進程使用的目錄；
3.作爲掛載點的目錄一旦掛載文件系統，其內原有的文件將被隱藏；
完成掛載操作，使用mount命令：
mount
mount - mount a filesystem
mount [-fnrsvw] [-t vfstype] [-o options] device dir
常用選項：
-r：readonly，以只讀的方式掛載目標文件系統；光盤
-w：read and write，以讀寫的方式掛載目標文件系統；
-n：默認情況下，設備掛載或卸載的操作會同步更新到/etc/mtab 中，如果在掛載時使用了-n選項，則表示我們要禁用此特性， 即便掛載成功，也不會更新到/etc/mtab中。
-t vsftype：指明要掛載的設備上創建的文件系統類型；如果省略 該選項，mount命令會通過blkid來判斷要掛載的目標 設備的文件系統類型；
-L LABEL：掛載文件系統時，使用卷標代替設備名稱
-U UUID：掛載文件系統時，使用UUID代替設備名稱
-a：mount -a：按照/etc/fstab文件中填寫的設備進行自動掛載；
-o option：
sync/nosync：同步/異步操作
atime/noatime：文件或目錄被讀取訪問時，是否更新訪問 時間戳；
diratime/nodiratime：目錄被讀取訪問時，是否更新訪問 時間戳；
ro/rw：是以只讀/讀寫的方式掛載文件系統；
dev/nodev：在此文件系統中是否允許創建設備文件；
exec/noexec：在此文件系統中是否允許運行程序文件；
auto/noauto：是否允許使用mount -a方式掛載/etc/fstab 中的文件系統；
user/nouser：是否允許普通用戶掛載此文件系統；
suid/nosuid：是否允許程序文件上的SUID和SGID特殊權限 生效；
relatime/norelatime：是否參考inode訪問時間來修改其 修改時間和改變時間
remount：不經卸載實現重新掛載，可以應用新的掛載選 項；
acl：可以使文件系統支持facl功能；
defaults：默認選項；包括：rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async, and relatime
loop：使用環回設備；將鏡像文件掛載到掛載點；
defaults,ro,nosuid
-B, --bind：將某個目錄綁定至另一個目錄；
mount --bind|-B 源目錄 目標目錄
卸載文件系統：
umount mount_point|device
掛載光盤：
1.保證光盤鏡像文件放入虛擬機光驅
2.保證光驅處於"已連接"狀態
3.創建光盤掛載點，mount -r /dev/sr0 mount_point
掛載U盤：
需要事先讓系統識別U盤設備，然後根據設備名進行掛載；/dev/sdc1
掛載交互分區：
swapon, swapoff
swapon, swapoff - enable/disable devices and files for paging and swapping
-a：自動掛載存儲於/etc/fstab文件中的交互分區設備；
如果想要每次開機都實現掛載的話，就必須把掛載信息寫入/etc/fstab文件中。
/etc/fstab文件的格式：
共6個字段，使用空白字符分隔：
1.要掛載的設備
設備文件名
LABEL
UUID
僞文件系統
2.掛載點
swap設備無需掛載點，指定swap即可；
3.文件系統類型
4.掛載選項：defaults
5.轉儲頻率：
使用dump命令備份分區的頻率
0：表示不備份
1：每天備份一次
2：每隔一天備份一次
6.自檢次序
0：不自檢
1：優先自檢，通常只設置在根文件系統上；
2：次級自檢
...
9：最低優先級自檢
例如： echo "/dev/sda6 /mnt ext4 defaults 2 1" >> /etc/fstab
在分區、創建文件系統、掛載、修改/etc/fstab都弄好之後，我們可以用df、free命令查看相關的磁盤信息。
df：
df [選項]... [文件]...
常用選項：-h -T -P
free：
free [options]
常用選項：-k -m -g