Linux磁盘概念及其管理工具fdisk

引言：冯诺依曼体系中的数据存储器就是我们常说的磁盘或硬盘，它是计算机不可缺少的一个组件，下面来看看Linux中磁盘的基础概念及管理工具fdisk

实验环境CentOS7.2

磁盘概念

按磁盘属性分类有机械硬盘跟固态硬盘

(1)机械硬盘：内部真空

磁盘：正反面含有磁性物质的盘片，由一个马达固定所有磁盘转动，固定角速度

每个盘片正反面各有一个磁头，所有磁头固定在一个机械臂上

平均寻道时间：5400rpm, 7200rpm, 10000rpm, 15000rpm转速

track(磁道)：每个盘片上出厂格式化

sector(扇区)：512bytes单位

cylinder(柱面)：不同盘面上同一编号的磁道组合在一起，分区划分按照柱面实现

越靠近较外部分区的柱面组成的分区，越快。Windows上c盘在最外面

(2)固态硬盘

类似与多个并行U盘，工作模式上模拟机械硬盘的机制。

电器设备，速度个人笔记本是原来的3到5倍，读400个iops(io per second)、写200iops

在正式介绍Linux设备文件前需先了解一个概念：MBR

MBR(Master Boot Record):主引导分区，为一个编号为0的512字节的扇区

446bytes：bootloader,引导加载器程序，主引导记录，引导启动操作系统的程序；

64bytes：分区表，每16bytes标识一个分区，一共只能有4个分区；

2bytes：表示MBA是否有效；55AA为有效；

注意：

1) 主分区最多四个，扩展分区只能一个

2) 扩展分区不能单独使用，要继续分成逻辑分区，逻辑分区可以由多个

3) 一个分区就是一个独立的文件系统

4) 主分区和扩展分区的标识：1-4；逻辑分区：5+

其在Linux中的创建新磁盘分区会涉及主分区与扩展分区内容

/dev

不管是机械硬盘还是固态硬盘对于Linux看来它都是属于/dev/下的文件

设备文件名

1)磁盘：IDE： /dev/hd[a-z]

SCSI, SATA, USB, SAS: /dev/sd[a-z]

2)分区：/dev/sda#： /dev/sda1, ...

注意：CentOS 6和7统统将硬盘设备文件标识为/dev/sd[a-z]#

/dev设备文件介绍

1)设备文件：关联至设备的驱动程序；设备的访问入口；

2)设备号：

major：主设备号，区分设备类型；用于标明设备所需要的驱动程序；

minor：次设备号，区分同种类型下的不同的设备；是特定设备的访问入口；

比如/dev/sd# ：sd为主设备号，#为次设备号。

引用设备的方式：设备文件名，卷标，UUID

磁盘管理工具fdisk：

fdisk：

创建查看分区

(1)查看磁盘的分区信息：

命令使用格式：fdisk -l [-u] [device...]：列出指定磁盘设备上的分区情况；

(2)管理分区

命令使用格式：fdisk /dev/sd# ：创建，删除，保存磁盘分区配置。

fdisk提供了一个交互式接口来管理分区，它有许多子命令，分别用于不同的管理功能；所有的操作均在内存中完成，没有直接同步到磁盘；直到使用w命令保存至磁盘上；

以下命令选项为m中的常用选项：

n：创建新分区 d：删除已有分区

t：修改分区类型 l：查看所有已经ID

w：保存并退出 q：不保存并退出

m：查看帮助信息 p：显示现有分区信息

命令演示：

1、对已使用的磁盘设备，创建新分区，若没有可用空间则自动退出。

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sda
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。
命令(输入 m 获取帮助)：m
命令操作
   a   toggle a bootable flag
   b   edit bsd disklabel
   c   toggle the dos compatibility flag
   d   delete a partition
   g   create a new empty GPT partition table
   G   create an IRIX (SGI) partition table
   l   list known partition types
   m   print this menu
   n   add a new partition
   o   create a new empty DOS partition table
   p   print the partition table
   q   quit without saving changes
   s   create a new empty Sun disklabel
   t   change a partition's system id
   u   change display/entry units
   v   verify the partition table
   w   write table to disk and exit
   x   extra functionality (experts only)
命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
   p   primary (2 primary, 0 extended, 2 free)
   e   extended
Select (default p): p
分区号 (3,4，默认 3)：
No free sectors available
命令(输入 m 获取帮助)：

2、对新添加的磁盘创建新分区。

[root@localhost ~]# 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 0xd391e822 创建新的 DOS 磁盘标签。
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 (2048-10485759，默认为 2048)：
将使用默认值 2048
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (2048-10485759，默认为 10485759)：+1G
分区 1 已设置为 Linux 类型，大小设为 1 GiB
命令(输入 m 获取帮助)：w
[root@localhost ~]# fdisk -l
磁盘 /dev/sda：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：0x00036006
   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *        2048     1026047      512000   83  Linux
/dev/sda2         1026048    41943039    20458496   8e  Linux LVM
磁盘 /dev/sdb：5368 MB, 5368709120 字节，10485760 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：0xd391e822
 设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048     2099199     1048576   83  Linux

3、创建扩展分区，及删除已存在分区

[root@localhost ~]# 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。
命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
   p   primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
   e   extended
Select (default p): e
分区号 (2-4，默认 2)：
起始 扇区 (2099200-10485759，默认为 2099200)：
将使用默认值 2099200
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (2099200-10485759，默认为 10485759)：+1G
分区 2 已设置为 Extended 类型，大小设为 1 GiB
命令(输入 m 获取帮助)：p
磁盘 /dev/sdb：5368 MB, 5368709120 字节，10485760 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：0xd391e822
   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sdb2         2099200     4196351     1048576    5  Extended
扩展分区创建完毕，下面在扩展分区上创建逻辑分区，大家可以看到其标号从5开始
命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
   p   primary (1 primary, 1 extended, 2 free)
   l   logical (numbered from 5)
Select (default p): l
添加逻辑分区 5
起始 扇区 (2101248-4196351，默认为 2101248)：
将使用默认值 2101248
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (2101248-4196351，默认为 4196351)：+100M
分区 5 已设置为 Linux 类型，大小设为 100 MiB
命令(输入 m 获取帮助)：p
磁盘 /dev/sdb：5368 MB, 5368709120 字节，10485760 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：0xd391e822
   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sdb2         2099200     4196351     1048576    5  Extended
/dev/sdb5         2101248     2306047      102400   83  Linux

保存退出后，将逻辑分区删除

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。
[root@localhost ~]# fdisk -l
...
   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sdb2         2099200     4196351     1048576    5  Extended
/dev/sdb5         2101248     2306047      102400   83  Linux
...
[root@localhost ~]# 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。
命令(输入 m 获取帮助)：d
分区号 (1,2,5，默认 5)：5
分区 5 已删除
命令(输入 m 获取帮助)：p
磁盘 /dev/sdb：5368 MB, 5368709120 字节，10485760 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：0xd391e822
   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sdb2         2099200     4196351     1048576    5  Extended
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。
[root@localhost ~]# fdisk -l
...
   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sdb2         2099200     4196351     1048576    5  Extended
...

注意：在已经分区并且已经挂载其中某个分区的磁盘设备上创建的新分区，内核可能在创建完成后无法直接识别；

通知内核强制重读磁盘分区表：

查看：cat /proc/partitions

CentOS 5：partprobe [device]

CentOS 6,7：partx, kpartx

partx -a [device]

kpartx -af [device]