不经一番寒彻骨，怎得梅花扑鼻香。
千 锋 云 计 算 学 院
一 .存储管理
主要知识点: 基本分区、逻辑卷LVM、EXT3/4/XFS文件系统、RAID
1.1.初识硬盘
机械 HDD
固态 SSD
HDD内部结构
机械硬盘（HDD）是一种存储设备，使用旋转磁盘和读/写磁头来存储和检索数据。以下是机械硬盘的基本结构：
- 盘片（Platters）：机械硬盘通常由多个盘片组成，每个盘片都是一个圆形的金属或玻璃基板，上面涂有磁性材料。
- 磁头（Read/Write Heads）：每个盘片都有两个磁头，一个用于读取数据，另一个用于写入数据。磁头位于盘片上方和下方，通过磁性浮动臂和驱动器来移动。
- 磁道（Tracks）：盘片被划分为多个同心圆轨道，称为磁道。每个磁道可以存储一定量的数据。
- 扇区（Sectors）：每个磁道被划分为多个扇区，每个扇区可以存储固定大小的数据块，通常为512字节。
- 主轴（Spindle）：盘片通过主轴连接在一起，并由电机驱动主轴旋转。通常，硬盘的转速以每分钟转数（RPM）来表示，如5400 RPM、7200 RPM或10000 RPM。
- 磁头臂（Actuator Arm）：磁头臂是一个可移动的机械臂，上面安装有磁头。它通过电机和控制器的控制，可以在盘片上移动磁头。
- 磁头定位器（Head Positioner）：磁头定位器负责精确定位磁头在盘片上的位置。它使用电磁力将磁头臂移动到正确的磁道上。
- 控制器（Controller）：硬盘的控制器是一个电子设备，负责控制硬盘的操作。它管理磁头的移动、数据的读写、错误检测和纠正等功能。
当计算机需要读取或写入数据时，控制器将指令发送给磁头臂和磁头，使其移动到正确的位置，并在磁道上读取或写入数据。机械硬盘的工作原理基于磁性材料的磁化和反磁化过程，通过改变磁场的方向来存储和检索数据。然而，由于机械硬盘使用机械部件进行数据访问，因此速度较慢，且容易受到物理冲击和震动的影响。
SSD的优势 SSD采用电子存储介质进行数据存储和读取的一种技术，拥有极高的存储性能，被认为是存储技术发展的未来新星。
内存直接当成硬盘使用
与传统硬盘相比，SSD固态电子盘具有以下优点： 第一，SSD完全的半导体化，不存在数据查找时间、延迟时间，数据存取速度快。
第二，SSD全部采用闪存芯片，经久耐用，防震抗摔，即使发生与硬物碰撞，数据丢失的可能性也能够降到最小。
第三，得益于无机械部件及闪存芯片，SSD没有任何噪音，功耗低。
第四，质量轻，比常规1.8英寸硬盘重量轻20-30克，使得便携设备搭载多块SSD成为可能。
硬盘尺寸 3.5寸 2.5寸 1.8寸
从插拔方式 热插拔 手机卡
非热插拔
从硬盘接口 IDE(已经淘汰---也叫ATA)
SATA (Serial ATA)，是当前主流的一种硬盘接口
SCSI（小型计算机的接口--很少了）
SAS代替了scsi (Serial Attached SCSI)，当前SAS接口居多
IDE和SATA的区别： 1、接口不同，传输的速率不同。IDE根据规范，最高到133MB/s， 而SATA3.0，可达6Gb/S，速度差距巨大。
2、SATA支持热插拔。
SAS与SCSI的区别 1、接口不同；
2、SAS兼容SATA，SCSI不兼容SATA；
硬盘设备命名 物理硬盘： /dev/sd[a-z]
KVM虚拟化:
/dev/vd[a-z]（半虚拟化驱动）
/dev/sd[a-z]（全虚拟化驱动）
1.2从磁盘分区方式区分
分区的目的：
文件分类。将一块硬盘分成几个小块。用来根据使用存放不同的文件
一块硬盘最多可以分多少个分区 65535
MBR格式
分区命令：fdisk
一共可以分14个分区（4个主分区，扩展分区，逻辑分区） 例如: 3主 + 1扩展（n逻辑）
MBR 小于2TB的硬盘。
一块硬盘最多分4个主分区。
一块硬盘可以直接划分4个主分区，也可以划分3个主分区和一个扩展分区，扩展分区下面可以划分多个逻辑分区 GPT格式
分区命令：gdisk(parted---rhel6)
一共可以分128个主分区
GPT大于小于2TB都可以。最大可以多大，超过目前硬件可以支撑的硬盘大小
#注意：从MBR转到GPT，或从GPT转换到MBR会导致数据全部丢失！因为转换格式要格式化硬盘
二.基本分区
首先需要先给关机状态虚拟机添加磁盘[root@qfedu ~]# ll /dev/sd*
brw-rw---- 1 root disk 8, 0 7月 19 17:30 /dev/sda
brw-rw---- 1 root disk 8, 1 7月 19 17:30 /dev/sda1
brw-rw---- 1 root disk 8, 2 7月 19 17:30 /dev/sda2
brw-rw---- 1 root disk 8, 3 7月 19 17:30 /dev/sda3
brw-rw---- 1 root disk 8, 16 7月 19 17:35 /dev/sdb
[root@qfedu.com ~]# lsblk #查看磁盘设备。当硬盘已经被添加，但是还没有格式化没有挂载的时候，使用lsblk查看硬盘信息
[root@qfedu ~]# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda 8:0 0 20G 0 disk
├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
├─sda2 8:2 0 2G 0 part [SWAP]
└─sda3 8:3 0 17G 0 part /
sdb 8:16 0 20G 0 disk
sr0 11:0 1 973M 0 rom
NAME： 设备的名称
MAJ:MIN 主设备号:次设备号
RM 设备是否可移动。0表示不可移动设备，1表示可移动设备。
RO 设备是否为只读。0表示可读写设备，1表示只读设备。
TYPE TYPE：设备的类型。常见的类型包括disk（硬盘）、part（分区）、rom（只读存储设备）等。
2.1.fdisk
MBR 14个分区（4个主分区，扩展分区，逻辑分区） [root@qfedu.com ~]# fdisk -l /dev/sdb #查看磁盘分区信息
[root@qfedu ~]# fdisk /dev/sdb
欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2)。
更改将停留在内存中，直到您决定将更改写入磁盘。
使用写入命令前请三思。
Device does not contain a recognized partition table
使用磁盘标识符 0x5a666cd7 创建新的 DOS 磁盘标签。
#DOS磁盘标签就是MBR格式
m 查看帮助
n 新建分区
命令(输入 m 获取帮助)： n
Partition type:
p primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
e extended
默认回车
设置主分区大小创建主分区，然后
Command (m for help): p ---打印分区信息
创建扩展分区
Command (m for help): n
Partition type:
p primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
e extended
Select (default p): e
#注意：扩展分区将剩下的空间全部给了。一路回车即可
创建逻辑分区
Command (m for help): n
Partition type:
p primary (1 primary, 1 extended, 2 free)
l logical (numbered from 5)
Select (default p): l 创建逻辑分区
Adding logical partition 5
First sector (208896-20971519, default 208896):
Using default value 208896
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (208896-20971519, default 20971519): +5G #指定大小
Partition 5 of type Linux and of size 5 GiB is set
Command (m for help): w --保存退出
[root@qfedu.com ~]# partprobe /dev/sdb #更新磁盘分区表，手动让内核更新分区表。不需要重启
[root@qfedu.com ~]# lsblk #查看磁盘设备
命令(输入 m 获取帮助)： n
Partition type:
p primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
e extended
Select (default p): p
分区号 (1-4，默认 1)：
起始 扇区 (2048-41943039，默认为 2048)：
将使用默认值 2048
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (2048-41943039，默认为 41943039)：+2G
分区 1 已设置为 Linux 类型，大小设为 2 GiB
命令(输入 m 获取帮助)：p
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：0x5a666cd7
设备 Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdb1 2048 4196351 2097152 83 Linux
命令(输入 m 获取帮助)：w
The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
正在同步磁盘。
2.2 gdisk
GPT 128个主分区 转格式的时候保证此分区，没有被系统占用。
[root@qfedu.com ~]# parted -s /dev/sdc mklabel gpt #将/dev/sdc(MBR格式)转换成(GPT格式)
[root@qfedu.com ~]# parted -s /dev/sdc mklabel msdos #将/dev/sda(GPT格式)转换成(MBR格式)
1.创建分区 [root@qfedu.com ~]# yum -y install gdisk #安装分区工具
[root@qfedu.com ~]# gdisk -l /dev/sdc
[root@qfedu.com ~]# gdisk /dev/sdc
Command (? for help): n --创建分区
Partition number (1-128, default 1):
First sector (34-16777182, default = 2048) or {+-}size{KMGTP}:
Last sector (2048-16777182, default = 16777182) or {+-}size{KMGTP}: +100M
Current type is 'Linux filesystem'
Hex code or GUID (L to show codes, Enter = 8300): ---直接回车
Command (? for help): p --打印分区信息
Command (? for help): w ---保存
Final checks complete. About to write GPT data. THIS WILL OVERWRITE EXISTING
PARTITIONS!!
Do you want to proceed? (Y/N): y 是否覆盖是
OK; writing new GUID partition table (GPT) to /dev/sdc.
The operation has completed successfully.
[root@qfedu.com ~]# partprobe /dev/sdc #刷新分区表
[root@qfedu.com ~]# gdisk -l /dev/sdc
[root@qfedu.com ~]# lsblk
2.创建文件系统（格式化）centos7默认使用xfs [root@qfedu.com ~]# mkfs.ext4 /dev/sdb1 #格式化成ext4格式的文件系统
[root@qfedu.com ~]# mkfs.xfs /dev/sdc2 #格式化成xfs格式的文件系统
3.挂载mount使用 [root@qfedu.com ~]# mkdir /mnt/disk1 #创建挂载目录
[root@qfedu.com ~]# mkdir /mnt/disks #创建挂载目录
[root@qfedu.com ~]# mount /dev/sdb1 /mnt/disk1/
[root@qfedu.com ~]# mount /dev/sdc2 /mnt/disks/
查看磁盘挂载与磁盘使用空间 [root@qfedu.com ~]# df -Th
Filesystem Type Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/centos-root xfs 17G 1.2G 16G 7% /
devtmpfs devtmpfs 982M 0 982M 0% /dev
tmpfs tmpfs 993M 0 993M 0% /dev/shm
tmpfs tmpfs 993M 8.7M 984M 1% /run
tmpfs tmpfs 993M 0 993M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1 xfs 1014M 125M 890M 13% /boot
tmpfs tmpfs 199M 0 199M 0% /run/user/0
/dev/sdb1 ext4 283M 2.1M 262M 1% /mnt/disk1
/dev/sdc2 xfs 197M 11M 187M 6% /mnt/disks
参数解释：
-T 打印文件系统类型
-h 人性化显示，磁盘空间大小
取消挂载 [root@qfedu.com ~]# umount /mnt/disks/
[root@qfedu.com ~]# umount -l /mnt/disk1/ #强行卸载，即使目录有资源被进程占用，也可以卸载
三、fstab开机自动挂载
3.1./etc/fstab文件实现开机的时候自动挂载 [root@qfedu.com ~]# blkid /dev/sdb1 #查看uuid和文件系统类型
/dev/sdb1: UUID="d1916638-bd0a-4474-8051-f788116a3a92" TYPE="ext4"
[root@qfedu.com ~]# vim /etc/fstab
参数解释：
第1列:挂载设备
(1)/dev/sda5
(2)UUID=设备的uuid rhel6/7的默认写法 同一台机器内唯一的一个设备标识
第2列:挂载点
第3列:文件系统类型
第4列:文件系统属性
第5列:是否对文件系统进行磁带备份：0 不备份
第6列:是否检查文件系统：0 不检查
[root@qfedu.com ~]# mount -a #自动挂载
实战二 [root@qfedu.com ~]# vim /etc/fstab
/dev/sdc2 /mnt/disks xfs defaults 0 0
[root@qfedu.com ~]# mount -a
3.2/etc/rc.d/rc.local开机自动挂载 这个配置文件会在用户登陆之前读取，这个文件中写入了什么命令，在每次系统启动时都会执行一次。也就是说，如果有任何需要在系统启动时运行的工作，则只需写入 /etc/rc.d/rc.local 配置文件即可 [root@qfedu.com ~]# vim /etc/rc.d/rc.local #将挂载命令直接写到文件中
date >> /tmp/host_start.txt
mount /dev/sdb1 /mnt/disk1/
mount /dev/sdc1 /mnt/disk2/
[root@qfedu.com ~]# chmod +x /etc/rc.d/rc.local #添加执行权限
[root@qfedu.com ~]# reboot
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文件系统
一、文件系统分类
1.1分类
分类：
本地文件系统，不能在网络上用。
ntfs xfs ext2，ext3，ext4 fat32
网络文件系统，也可以在本地用。
nfs glusterfs hdfs ceph
1.2概念
作用：
管理文件的一套系统。
文件的编辑，拷贝，粘贴，移动。
#理解inode:
inode ：inoed块、i节点--索引节点。专门存储inode信息。也就是是文件的属性-(也叫元信息).它是文件或目录在磁盘里的唯一标识，linux读取文件首先要读取到这个索引节点,每一个文件都有对应的inode，里面包含了与该文件有关的一些信息。
inode的内容
文件的字节数
文件拥有者的User ID
文件的Group ID
文件的读、写、执行权限
文件的时间戳，共有三个：ctime，mtime，atime。
链接数，即有多少文件名指向这个inode
查看inode信息 [root@qfedu.com ~]# stat /etc/hosts
File: ‘/etc/hosts’
Size: 158 Blocks: 8 IO Block: 4096 regular file
Device: fd00h/64768d Inode: 16778306 Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--) Uid: ( 0/ root) Gid: ( 0/ root)
Access: 2020-07-28 19:11:48.781000069 +0800
Modify: 2013-06-07 22:31:32.000000000 +0800
Change: 2020-07-18 15:37:52.353025437 +0800
Birth: -
[root@qfedu.com ~]# ls -i /etc/hosts #-i：查看inode号
16778306 /etc/hosts
1.3.EXT
EXT 家族支持度最广：andirons
但创建文件系统（格式化）慢！
修复慢！
文件系统存储容量有限！
1.4.XFS
XFS 同样是一种日志式文件系統：
高容量，支持大存储
高性能，创建/修复文件系统快
格式化快
作业 添加磁盘进行分区
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