linux磁盘管理

管理存储

使用磁盘空间过程

设备分区
创建文件系统
挂载新的文件系统

磁盘分区

为什么分区

优化I/O性能
实现磁盘空间配额限制
提高修复速度
隔离系统和程序
安装多个OS
采用不同文件系统

分区方式

两种分区方式：MBR，GPT

MBR分区

MBR：Master Boot Record，1982年，使用32位表示扇区数，分区不超过2T

划分分区的单位：

CentOS 5 之前按整柱面划分
CentOS 6 版本后可以按Sector划分

0磁道0扇区：512bytes
446bytes: boot loader
64bytes：分区表，其中每16bytes标识一个分区
2bytes: 55AA
MBR分区中一块硬盘最多有4个主分区，也可以3主分区+1扩展(N个逻辑分区)

MBR分区结构

linux磁盘管理插图

硬盘主引导记录MBR由4个部分组成

linux磁盘管理插图(1)

主引导程序（偏移地址0000H–0088H），它负责从活动分区中装载，并运行系统引导程序
出错信息数据区，偏移地址0089H–00E1H为出错信息，00E2H–01BDH全为0字节
分区表（DPT,Disk Partition Table）含4个分区项，偏移地址01BEH–01FDH,每个分区表项长16个字节，共64字节为分区项1、分区项2、分区项3、分区项4
结束标志字，偏移地址01FE–01FF的2个字节值为结束标志55AA

MBR中DPT结构

linux磁盘管理插图(2)

范例: 备份MBR的分区表,并破坏后恢复

#备份MBR分区表
[root@centos8 ~]#dd if=/dev/sda of=/data/dpt.img bs=1 count=64 skip=446
[root@centos8 ~]#scp /data/dpt.img 10.0.0.102:

#破坏MBR分区表
[root@centos8 ~]#dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=1 count=64 seek=446

#无法启动
[root@centos8 ~]#reboot

#用光盘启动,进入rescue mode,选第3项skip to shell

#配置网络
#ifconfig ens160 10.0.0.8/24
#scp  10.0.0.102:/root/dpt.img .

#恢复MBR分区表
#dd if=dpt.img of=/dev/sda bs=1 seek=446
#exit

GPT分区

GPT：GUID（Globals Unique Identifiers） partition table 支持128个分区，使用64位，支持8Z（ 512Byte/block ）64Z （ 4096Byte/block）
使用128位UUID(Universally Unique Identifier) 表示磁盘和分区 GPT分区表自动备份在头和尾两份，并有CRC校验位
UEFI (Unified Extensible Firmware Interface 统一可扩展固件接口)硬件支持GPT，使得操作系统可以启动

GPT分区结构

linux磁盘管理插图(3)

GPT分区结构分为4个区域：

GPT头
分区表
GPT分区
备份区域

BIOS和UEFI

BIOS是固化在电脑主板上的程序，主要用于开机系统自检和引导操作系统。目前新式的电脑基本上都是UEFI启动

BIOS（Basic Input Output System 基本输入输出系统）主要完成系统硬件自检和引导操作系统，操作系统开始启动之后，BIOS的任务就完成了。系统硬件自检：如果系统硬件有故障，主板上的扬声器就会发出长短不同的“滴滴”音，可以简单的判断硬件故障，比如“1长1短”通常表示内存故障，“1长3短”通常表示显卡故障

BIOS在1975年就诞生了，使用汇编语言编写，当初只有16位，因此只能访问1M的内存，其中前640K称为基本内存，后384K内存留给开机和各类BIOS本身使用。BIOS只能识别到主引导记录（MBR）初始化的硬盘，最大支持2T的硬盘，4个主分区（逻辑分区中的扩展分区除外），而目前普遍实现了64位系统，传统的BIOS已经无法满足需求了，这时英特尔主导的EFI就诞生了

EFI（Extensible Firmware Interface）可扩展固件接口，是 Intel 为 PC 固件的体系结构、接口和服务提出的建议标准。其主要目的是为了提供一组在 OS 加载之前（启动前）在所有平台上一致的、正确指定的启动服务，被看做是BIOS 的继任者，或者理解为新版BIOS。
UEFI是由EFI1.10为基础发展起来的，它的所有者已不再是Intel，而是一个称作Unified EFI Form的国际组织
UEFI(Unified Extensible Firmware Interface)统一的可扩展固件接口，是一种详细描述类型接口的标准。UEFI 相当于一个轻量化的操作系统，提供了硬件和操作系统之间的一个接口，提供了图形化的操作界面。最关键的是引入了GPT分区表，支持2T以上的硬盘，硬盘分区不受限制

BIOS和UEFI区别

BIOS采用了16位汇编语言编写，只能运行在实模式（内存寻址方式由16位段寄存器的内容乘以16(10H)当做段基地址，加上16位偏移地址形成20位的物理地址）下，可访问的内存空间为1MB，只支持字符操作界面
UEFI采用32位或者64位的C语言编写，突破了实模式的限制，可以达到最大的寻址空间，支持图形操作界面，使用文件方式保存信息，支持GPT分区启动，适合和较新的系统和硬件的配合使用

BIOS+MBR与UEFI+GPT

linux磁盘管理插图(4)

管理分区

列出块设备

lsblk

创建分区命令

fdisk  管理MBR分区
gdisk  管理GPT分区
parted 高级分区操作

重新设置内存中的内核分区表版本

partprobe

parted 命令

parted的操作都是实时生效的，小心使用

格式：

parted [选项]... [设备 [命令 [参数]...]...]

范例：

parted /dev/sdb  mklabel gpt|msdos
parted /dev/sdb  print 
parted /dev/sdb  mkpart primary 1 200 （默认M）
parted /dev/sdb  rm 1
parted –l   列出所有硬盘分区信息

范例:

[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb print
Error: /dev/sdb: unrecognised disk label
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)                                    
Disk /dev/sdb: 21.5GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: unknown
Disk Flags: 

[root@centos8 ~]#parted  /dev/sdb mklabel gpt 
Information: You may need to update /etc/fstab.

[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb print
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 21.5GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags: 

Number  Start  End  Size  File system  Name  Flags

[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb mkpart primary  1 1001
Information: You may need to update /etc/fstab.

[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb print
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 21.5GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags: 

Number  Start   End     Size    File system  Name     Flags
 1      1049kB  1001MB  1000MB               primary

[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb mkpart primary  1002 1102
Information: You may need to update /etc/fstab.

[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb print
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 21.5GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags: 

Number  Start   End     Size    File system  Name     Flags
 1      1049kB  1001MB  1000MB               primary
 2      1002MB  1102MB  99.6MB               primary

 [root@centos8 ~]#parted /dev/sdb rm 2 
Information: You may need to update /etc/fstab.

[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb print                                    
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 21.5GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags: 

Number  Start   End     Size    File system  Name     Flags
 1      1049kB  1001MB  1000MB               primary
[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb mklabel msdos 
Warning: The existing disk label on /dev/sdb will be destroyed and all data on this disk will be lost. Do you want to continue?
Yes/No? Y
Information: You may need to update /etc/fstab.

[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb print                           
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 21.5GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: msdos
Disk Flags: 

Number  Start  End  Size  Type  File system  Flags

[root@centos8 ~]#parted /dev/sdb
GNU Parted 3.2
Using /dev/sdb
Welcome to GNU Parted! Type 'help' to view a list of commands.
(parted) help
  align-check TYPE N                        check partition N for TYPE(min|opt) alignment
  help [COMMAND]                           print general help, or help on COMMAND
  mklabel,mktable LABEL-TYPE               create a new disklabel (partition table)
  mkpart PART-TYPE [FS-TYPE] START END     make a partition
  name NUMBER NAME                         name partition NUMBER as NAME
  print [devices|free|list,all|NUMBER]     display the partition table, available devices, free space, all found partitions, or a particular partition
  quit                                     exit program
  rescue START END                         rescue a lost partition near START and END
  resizepart NUMBER END                    resize partition NUMBER
  rm NUMBER                                delete partition NUMBER
  select DEVICE                            choose the device to edit
  disk_set FLAG STATE                      change the FLAG on selected device
  disk_toggle [FLAG]                       toggle the state of FLAG on selected device
  set NUMBER FLAG STATE                    change the FLAG on partition NUMBER
  toggle [NUMBER [FLAG]]                   toggle the state of FLAG on partition NUMBER
  unit UNIT                                set the default unit to UNIT
  version                                  display the version number and copyright information of GNU Parted
(parted)

分区工具fdisk和gdisk

gdisk [device…] 类fdisk 的GPT分区工具

fdisk -l [-u] [device…] 查看分区

fdisk [device…] 管理MBR分区

子命令：
p 分区列表
t 更改分区类型
n 创建新分区
d 删除分区
v 校验分区
u 转换单位
w 保存并退出
q 不保存并退出

查看内核是否已经识别新的分区

cat /proc/partations

Centos6 通知内核重新读取硬盘分区表

新增分区用

partx -a  /dev/DEVICE           
kpartx -a /dev/DEVICE -f: force

删除分区用

partx -d --nr M-N /dev/DEVICE

范例:非交互式创建分区

echo -e 'n/np/n/n/n+2G/nw/n' | fdisk /dev/sdc

范例:

#增加了6,7分区
[root@centos6 ~]#fdisk /dev/sda 
Command (m for help): w
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.

#分区表不同步
[root@centos6 ~]#lsblk
NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sr0     11:0    1  3.7G  0 rom  
sda      8:0    0  200G  0 disk 
├─sda1   8:1    0    1G  0 part /boot
├─sda2   8:2    0 97.7G  0 part /
├─sda3   8:3    0 48.8G  0 part /data
├─sda4   8:4    0    1K  0 part 
└─sda5   8:5    0    2G  0 part [SWAP]

#同步分区表
[root@centos6 ~]#partx  -a /dev/sda
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 1
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 2
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 3
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 4
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 5
[root@centos6 ~]#lsblk
NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sr0     11:0    1  3.7G  0 rom  
sda      8:0    0  200G  0 disk 
├─sda1   8:1    0    1G  0 part /boot
├─sda2   8:2    0 97.7G  0 part /
├─sda3   8:3    0 48.8G  0 part /data
├─sda4   8:4    0    1K  0 part 
├─sda5   8:5    0    2G  0 part [SWAP]
├─sda6   8:6    0    2G  0 part 
└─sda7   8:7    0    3G  0 part

#删除了6,7分区
[root@centos6 ~]#fdisk /dev/sda 
Command (m for help): w
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@centos6 ~]#

[root@centos6 ~]#lsblk
NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sr0     11:0    1  3.7G  0 rom  
sda      8:0    0  200G  0 disk 
├─sda1   8:1    0    1G  0 part /boot
├─sda2   8:2    0 97.7G  0 part /
├─sda3   8:3    0 48.8G  0 part /data
├─sda4   8:4    0    1K  0 part 
├─sda5   8:5    0    2G  0 part [SWAP]
├─sda6   8:6    0    2G  0 part 
└─sda7   8:7    0    3G  0 part 

#同步分区表
[root@centos6 ~]#partx -d --nr 6-7 /dev/sda
[root@centos6 ~]#lsblk
NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sr0     11:0    1  3.7G  0 rom  
sda      8:0    0  200G  0 disk 
├─sda1   8:1    0    1G  0 part /boot
├─sda2   8:2    0 97.7G  0 part /
├─sda3   8:3    0 48.8G  0 part /data
├─sda4   8:4    0    1K  0 part 
└─sda5   8:5    0    2G  0 part [SWAP]

CentOS 5,7,8 使用partprobe同步分区表

partprobe [/dev/DEVICE]

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