管理Linux中的磁盘（以CentOS 7为例）
磁盘
Linux系统可以挂载多个磁盘，每个磁盘都有一个设备文件，设备文件的命名规则为/dev/sd[a-z]，其中[a-z]表示从a到z的任意一个字母。例如，/dev/sda表示第一个磁盘，/dev/sdb表示第二个磁盘，以此类推。
磁盘的设备文件是一个特殊文件，它的内容不是普通的文本，而是一些二进制数据。因此，我们不能直接使用文本编辑器编辑磁盘的设备文件，否则会破坏磁盘的数据。
磁盘的种类分别有IDE、SATA、SCSI、SAS、USB、RAID等，其中IDE、SATA、SCSI、SAS是磁盘的接口类型，USB是磁盘的接口类型和设备类型，RAID是磁盘的设备类型。
一块没有分过区的硬盘（RAW）里没有文件系统，不能直接存储文件，需要先对其进行分区，然后对分区进行格式化，最后才能挂载分区并使用。
mbr拓展分区和gpt分区
磁盘分区的方式有两种：mbr拓展分区和gpt分区。
由于mbr拓展分区的分区表只有4个，因此mbr拓展分区最多只能分4个分区。而gpt分区的分区表可以有128个，因此gpt分区可以分更多的分区。
mbr拓展分区的分区表保存在磁盘的第一个扇区，而gpt分区的分区表保存在磁盘的最后一个扇区。
mbr拓展分区的分区表保存在磁盘的第一个扇区，因此mbr拓展分区的分区表有可能会被破坏。而gpt分区的分区表保存在磁盘的最后一个扇区，因此gpt分区的分区表不会被破坏。
格式化
格式化是指在磁盘上创建文件系统，使磁盘能够存储文件。格式化后，磁盘上的所有数据都会被清除，因此在格式化前应该先备份磁盘上的数据。
Linux系统支持的文件系统有ext2、ext3、ext4、xfs、btrfs、vfat、ntfs等，其中ext2、ext3、ext4、xfs、btrfs是Linux系统的文件系统，vfat、ntfs是Windows系统的文件系统。
Linux系统的文件系统支持的最大文件大小为16TB，最大文件系统大小为1EB。
Windows系统的文件系统支持的最大文件大小为4GB，最大文件系统大小为2TB。（FAT32文件系统支持的最大文件大小为4GB，最大文件系统大小为2TB。NTFS文件系统支持的最大文件大小为16TB，最大文件系统大小为256TB。）
Linux系统的文件系统支持的最大文件名长度为255个字符，最大路径名长度为4096个字符。
软RAID
RAID是一种磁盘阵列技术，它可以将多块磁盘组合成一个逻辑磁盘，从而提高磁盘的性能和可靠性。
RAID技术有多种实现方式，其中最常用的是软RAID和硬RAID。软RAID是通过软件实现的RAID技术，硬RAID是通过硬件实现的RAID技术。
软RAID的优点是成本低，缺点是性能低。硬RAID的优点是性能高，缺点是成本高。
| RAID级别 | 描述 | 最少磁盘数 | 性能 | 容错性 |
|---|---|---|---|---|
| RAID 0 | 无冗余的磁盘阵列 | 2 | 高 | 无 |
| RAID 1 | 镜像的磁盘阵列 | 2 | 低 | 高 |
| RAID 5 | 带分布式奇偶校验的磁盘阵列 | 3 | 中 | 高 |
| RAID 6 | 带双分布式奇偶校验的磁盘阵列 | 4 | 低 | 高 |
| RAID 10 | 带镜像的带分布式奇偶校验的磁盘阵列 | 4 | 高 | 高 |
LVM(Logical Volume Manager) 逻辑卷管理
LVM主要用于管理磁盘分区，它可以将多个磁盘分区组合成一个逻辑分区，从而提高磁盘分区的灵活性和可靠性。
例如，有一个磁盘分区，它的大小为100GB，现在我们想要将它分成两个分区，一个分区的大小为50GB，另一个分区的大小为50GB。如果我们使用传统的分区方式，那么我们需要先将这个磁盘分区分成两个分区，然后再将这两个分区格式化，最后再将这两个分区挂载。而如果我们使用LVM，那么我们只需要将这个磁盘分区分成两个分区，然后再将这两个分区组合成一个逻辑分区，最后再将这个逻辑分区格式化并挂载。
LVM的优点是灵活性高，缺点是性能低。
| LVM逻辑卷 | 描述 |
|---|---|
| 物理卷（PV） | 物理卷位于LVM的最底层，它可以是磁盘分区、磁盘、软RAID、硬RAID等。物理卷的大小为4MB~8EB。 |
| 卷组（VG） | 卷组位于LVM的中间层，它由一个或多个物理卷组成。卷组的大小为4MB~8EB。 |
| 逻辑卷（LV） | 逻辑卷位于LVM的最顶层，它由一个或多个卷组组成。逻辑卷的大小为4MB~8EB。 |
| 物理区（PE） | 物理区是LVM的最小单位，它的大小为4MB~16GB。 |
| 逻辑区（LE） | 逻辑区是逻辑卷的最小单位，它的大小为4MB~16GB。 |
| VGDA | VGDA是卷组的元数据，它保存在卷组的第一个物理卷的第一个物理区中。 |
LVM在进行逻辑卷管理时，创建顺序是先创建物理卷，再创建卷组，最后创建逻辑卷。在进行逻辑卷管理时，删除顺序是先删除逻辑卷，再删除卷组，最后删除物理卷。
磁盘管理命令
fdisk
fdisk是Linux系统中的磁盘分区管理命令，它可以对磁盘进行分区、查看分区、删除分区等操作。
在DOS、Windows、Linux系中，都有相应的磁盘分区管理命令，但是它们的命令语法不同，因此在使用时需要注意。
fdisk命令的语法格式如下：
fdisk [选项] 设备文件
使用fdisk -m可以查看fdisk命令的帮助信息。
fdisk命令的常用选项如下：
| 选项 | 说明 |
|---|---|
| -l | 查看磁盘分区信息 |
| -n | 创建新分区 |
| -d | 删除分区 |
| -p | 打印分区表 |
| -t | 修改分区类型 |
| -w | 将分区表写入磁盘 |
| -q | 退出不保存 |
| -m | 显示帮助信息 |
| -a | 调整磁盘启动顺序 |
| -d | 删除分区 |
如果我们需要对磁盘进行分区，那么我们可以使用fdisk -l命令查看磁盘的设备文件，然后使用fdisk命令对磁盘进行分区。
例如，我们想要对磁盘/dev/sdb进行分区，那么我们可以使用如下命令：
fdisk /dev/sdb
进入后，输入p可以查看当前分区表，输入n可以创建新分区，输入d可以删除分区，输入w可以将分区表写入磁盘，输入q可以退出不保存。
mkfs
对磁盘分区后，我们需要对分区进行格式化，使分区能够存储文件。Linux系统中的格式化命令是mkfs，它可以对磁盘分区进行格式化。
mkfs命令的语法格式如下：
mkfs [选项] 设备文件
常用参数有：
| 选项 | 说明 |
|---|---|
| -t | 指定文件系统类型 |
| -c | 检查磁盘坏道 |
| -v | 显示详细信息 |
| -V | 显示版本信息 |
| -l | 从文件file中读取保留区域的位置和大小 |
例如，我们想要对磁盘分区/dev/sdb1进行格式化，使其支持ext4文件系统，那么我们可以使用如下命令：
mkfs -t ext4 /dev/sdb1
fsck
fsck是Linux系统中的磁盘检查命令，它可以对磁盘进行检查和修复。
fsck命令的语法格式如下：
fsck [选项] 设备文件
常用参数有：
| 选项 | 说明 |
|---|---|
| -t | 指定文件系统类型 |
| -a | 自动修复 |
| -r | 交互式修复 |
| -V | 显示版本信息 |
dd
dd命令可以对磁盘进行复制，它的语法格式如下：
dd [选项] [<if=输入文件>] [<of=输出文件>] [<bs=字节数>] [<count=块数>] [<seek=块数>] [<skip=块数>]
例如，我们需要新建一个swap分区，那么我们可以使用如下命令：
dd if=/dev/zero of=/swap bs=1M count=1024
其中，if=/dev/zero表示输入文件为/dev/zero，of=/swap表示输出文件为/swap，bs=1M表示每次读取1MB，count=1024表示读取1024次。
当然。建立swap分区后，我们还需要对其进行格式化，使其支持swap文件系统，那么我们可以使用如下命令：
mkswap /swap
利用swapon命令可以激活swap分区，使其生效，那么我们可以使用如下命令：
swapon /swap
df
df命令可以查看磁盘的使用情况，它的语法格式如下：
df [选项] [文件]
常用参数有：
| 选项 | 说明 |
|---|---|
| -a | 显示所有文件系统 |
| -h | 以人类可读的方式显示 |
| -k | 以k字节为单位显示 |
| -m | 以M字节为单位显示 |
| -T | 显示文件系统类型 |
du
du命令可以查看磁盘的使用情况，它的语法格式如下：
du [选项] [文件]
| 选项 | 说明 |
|---|---|
| -a | 递归显示所有文件和目录的大小 |
| -s | 对每个参数只显示其大小总和 |
| -h | 以人类可读的方式显示 |
| -k | 以k字节为单位显示 |
| -c | 显示所有文件和目录的大小总和 |
| -x | 只统计当前文件系统中的文件和目录 |
mount和umount
mount命令可以将磁盘分区挂载到指定的目录，使其能够访问，它的语法格式如下：
mount [选项] [-t 文件系统类型] 设备文件 挂载点
mount命令的主要选项有：
| 选项 | 说明 |
|---|---|
| -a | 挂载/etc/fstab文件中的所有文件系统 |
| -t | 指定文件系统类型 |
| -o | 指定挂载选项 |
| -r | 以只读方式挂载 |
| -w | 以读写方式挂载 |
| -L | 按照卷标挂载 |
| -U | 按照UUID挂载 |
| -n | 不将挂载信息写入/etc/mtab文件 |
umount命令可以将磁盘分区卸载，使其不能访问，它的语法格式如下：
umount [选项] 设备文件或挂载点
文件系统的自动挂载是通过/etc/fstab文件实现的，该文件的格式如下：
设备文件 挂载点 文件系统类型 挂载选项 0 0
以下是一个/etc/fstab文件的例子：
/dev/sda1 / ext4 defaults 0 0
/dev/sda2 /home ext4 defaults 0 0
/dev/sda3 swap swap defaults 0 0
blkid
blkid命令可以查看磁盘分区的UUID和卷标，它的语法格式如下：
blkid [选项] 设备文件
常用参数有：
| 选项 | 说明 |
|---|---|
| -o | 指定输出格式 |
| -p | 显示完整的设备路径 |
| -s | 指定输出的属性 |
| -t | 指定文件系统类型 |
案例：在Linux中配置软RAID
创建分区
在虚拟机中新建两块硬盘，分别为/dev/sdb和/dev/sdc，然后使用fdisk命令对这两块硬盘进行分区，分区的大小为100MB，分区的类型为Linux LVM，分区的设备文件分别为/dev/sdb1和/dev/sdc1。
使用fdisk为这些硬盘分区，详细步骤简略不写了。
创建RAID5
使用mdadm命令创建RAID5，命令如下：
mdadm -C /dev/md0 -l 5 -n 2 /dev/sdb1 /dev/sdc1
其中，-C选项表示创建RAID，/dev/md0表示RAID的设备文件，-l 5表示RAID的级别为5，-n 2表示RAID的磁盘数为2，/dev/sdb1和/dev/sdc1表示RAID的磁盘分区。
格式化RAID5
使用mkfs命令格式化RAID5，命令如下：
mkfs -t ext4 /dev/md0
查看RAID5的UUID，命令如下：
blkid /dev/md0
停止RAID5，命令如下：（记得先卸载）
mdadm -S /dev/md0
参考资料
- [《Linux操作系统及应用》]
- 文章编写时，部分提示来自[Github Copilot]