Linux磁碟與分區

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正在從新裝載虛擬機，碰到磁碟分區一陣頭大，花了一下午對分區的基本原理做了一個梳理 一、磁碟 硬碟內部結構： 磁碟：由碟片、機械手臂、磁頭、主軸馬達組成，而數據的寫入主要是在碟片上面，碟片上又細分為扇區與柱面兩種單位，扇區每個為512bytes那麼大 。 其中，磁碟的第一個扇區特別重要。 MBR(Ma ...


正在從新裝載虛擬機，碰到磁碟分區一陣頭大，花了一下午對分區的基本原理做了一個梳理   一、磁碟   硬碟內部結構： 磁碟：由碟片、機械手臂、磁頭、主軸馬達組成，而數據的寫入主要是在碟片上面，碟片上又細分為扇區與柱面兩種單位，扇區每個為512bytes那麼大  。   其中，磁碟的第一個扇區特別重要。 MBR(Master Boot Record)主引導記錄扇區：使用位於磁碟的0號扇區（一扇區等於512bytes），來表示整個磁碟的整體分區情況，整個0號扇區：由引導代碼、MBR分區表、MBR結束標誌3部分構成，一共占用512個bytes。其中引導代碼占用446bytes，MBR分區表占用64bytes，MBR結束標誌占用2bytes，MBR扇區一共占用512bytes。 1、引導代碼：占MBR分區的前446bytes，負責整個系統的啟動。如果引導代碼被破壞，系統將無法啟動 2、分區表：占引導代碼後面的64bytes，是整個硬碟的分區表。每個分區使用的位元組為16個，所以這確定了MBR分區方式最多只有4個主分區（包含擴展分區在內）。 3、MBR結束標誌：占用最後2個位元組，一直為"55AA".   磁軌：上圖中硬碟被一圈圈分成18等分的同心圓，這些同心圓就是磁軌，但打開硬碟，用戶不能看到這些，它實際上是被磁頭磁化的同心圓.這些磁軌是有間隔的，因為磁化單元太近會產生干擾。 扇區：每個磁軌中被分成若幹等份的區域，扇區是硬碟數據存儲的最小單位。 柱面：假如一個硬碟只有上圖中的3個磁碟片，每一片中的磁軌數是相等的.從外圈開始，這些磁軌被分成了0磁軌、1磁軌、2磁軌...具有相同磁軌編號的同心圓組成面就稱作柱面.為了便於理解，柱面可以看作沒有底的鐵 桶.從上圖可以看出，柱面數就是磁碟上的磁軌數，柱面是硬碟分區的最小單位。因此，一個硬碟的容量=柱面*磁頭*扇區*512。 簇：扇區是硬碟數據存儲的最小單位，但操作系統無法對數目眾多的扇區進行定址，所以操作系統就將相鄰的扇區組合在一起，形成一個簇，然後再對簇進行管理。每個簇可以包括2、4、8、16、32、64個扇區。   磁碟連接的方式 主流的磁碟介面為SATA介面。 SATA/USB/SCSI等磁碟介面都是使用SCSI模塊來驅動的，因此這些介面的磁碟設備文件名都是/dev/sd[a-p]的格式。順序需要根據Linux內核檢測到磁碟的順序來決定。 比如PC上面有兩個SATA磁碟以及一個USB磁碟，而主板上面有6個SATA的插槽。這兩個SATA磁碟分別安插在轉的SATA1 SATA5介面上，那麼 1.SATA1插槽上的文件名 /dev/sda 2.SATA2插槽上的文件名 /dev/sdb 3.USB磁碟(開機完成後才被系統識別) /dev/sdc     二、分區  
  • 在Windows操作系統中，是先將物理地址分開，再在分區上建立目錄.在Windows操作系統中，所有路徑都是從盤符開始，如C://program file。
  • Linux正好相反，是先有目錄，再將物理地址映射到目錄中。在Linux操作系統中，所有路徑都是從根目錄開始。Linux預設可分為3個分區，分別是boot分區、swap分區和根分區。
無論是Windows操作系統，還是Linux操作系統，每個分區均可以有不同的文件系統，如FAT32、NTFS、Yaffs2等。   為什麼要分區
  1. 防止數據丟失：如果系統只有一個分區，那麼這個分區損壞，用戶將會丟失所的有數據。
  2. 增加磁碟空間使用效率：可以用不同的區塊大小來格式化分區，如果有很多1K的文件，而硬碟分區區塊大小為4K，那麼每存儲一個文件將會浪費3K空間。這時我們需要取這些文件大小的平均值進行區塊大小的劃分。
  3. 數據激增到極限不會引起系統掛起：將用戶數據和系統數據分開，可以避免用戶數據填滿整個硬碟，引起的系掛起。
  Linux系統預設分區 boot分區 該分區對應於/boot目錄，約100MB.該分區存放Linux的Grub(bootloader)和內核源碼。用戶可通過訪問/boot目錄來訪問該分區.換句話說，用戶對/boot目錄的操作就是操作該分區。（一般由本機MBR與硬碟MBR共同組成） swap分區 該分區沒有對應的目錄，故用戶無法訪問。 Linux下的swap分區即為虛擬記憶體.虛擬記憶體用於當系統記憶體空間不足時，先將臨時數據存放在swap分區，等待一段時間後，然後再將數據調入到記憶體中執行.所以說，虛擬記憶體只是暫時存放數據，在該空間內並沒有執行。所以，swap分區只能由系統訪問，其大小為物理記憶體的2倍。 / 根分區 在Linux操作系統中，除/boot目錄外的其它所有目錄都對應於該分區.因此，用戶可通過訪問除/boot目錄外的其它所有目錄來訪問該分區。   Linux系統分區的基本要求 1、至少要有一個根（/）分區，用來存放系統文件及程式。其大小至少在5GB以上。 2、要有一個swap（交換）分區，它的作用相當於Windows里的虛擬記憶體，swap分區的大小一般為物理記憶體容量的1.5倍（記憶體<8G）。但當系統物理記憶體大於8GB時，swap分區配置8-16GB即可，太大無用，浪費磁碟空間。swap分區不是必須的，但是大多數情況還是設置比較好，個別企業的資料庫應用場景不分swap。 3、/boot分區，這是Linux系統的引導分區，用於存放系統引導文件，如Linux內核等。所有文件的總大小一般只有幾十MB，並且以後也不會增大太多。因此，該分區可以設置位100~200MB，這個分區也不是必須的。   Linux系統推薦分區方案 方案1：網站集群架構中的某個節點伺服器，即數據有多份或者數據不重要的伺服器，建議的分區方案如下： /boot：設置位100~200MB。 /swap：物理記憶體的1.5倍，當記憶體大於等於8GB時，給8-16GB即可 /：剩餘硬碟空間大小（/usr,/home,/var等分區和/共用一份分區，這相當於在Windows系統中的C盤一樣，所有數據和系統文件都放在了一起） 方案2：資料庫及存儲角色的伺服器，即有大量重要數據的業務，建議分區方案如下： /boot：設置為100~200MB。 /：大小設置為50~200GB，只存放系統相關文件，網站業務數據不放在這裡。 /data：剩餘硬碟空間大小，放資料庫及存儲重要數據的，data的名稱也可以起別的名字。 提示：本方案其實就是把重要數據單獨分區，便於備份和管理 方案3：大網站或門戶級別企業的分區思路 /boot：設置為100MB swap：物理記憶體的1.5倍，當記憶體大於等於8GB時，給8-16GB即可 /：大小設置為50~200GB，只存放系統相關文件，網站業務數據不放在這裡。 剩餘空間保留，不再進行分區，將來分配給部門，由他們自己根據需求再分~ 提示：此種分區方案更靈活，比較適合業務線比較多需求不確定的大企業使用   請註意以下信息：
  1. 其實所謂的”分區”只是針對那個64bytes的分區表進行設置而已。
  2. 硬碟預設的分區表僅能寫入四組分區信息。
  3. 這四組分區信息我們稱為主(Primary)和擴展(Extended)分區。
  4. 分區的最小單位為柱面(cylinder)。
  三、Linux系統分區命令   fdisk
  • 查看硬碟分區信息
  • 劃分磁碟成為若幹個區
  • 為每個分區指定分區的文件系統
fdisk -l    查看硬碟及分區信息 fdisk -l /dev/sda    查看特定分區信息 dev/sdX 這一類的設備是指硬碟物理捲，只要裝在了系統里就會顯示的。 /dev/mapper/XXX 這一類是邏輯捲，邏輯捲跟物理捲不同，一個邏輯捲可以橫跨N多塊硬碟，且可以實時增大縮小其空間，這種靈活度已經超出了sdX這樣單塊硬碟的能力了。 邏輯捲是基於物理捲上的，所有的邏輯盤的大小加起來小於等於設備內裝的硬碟的大小。 fdisk  /dev/sda    修改磁碟分區   知識點擴展   掛載點 利用一個目錄當成進入點， 將磁碟分區的數據放置在該目錄下。也就是說，進入該目錄就可以讀取該分區的意思。 這個操作稱為 “掛載”，那個進入點的目錄稱為 掛載點 。 根目錄一定需要掛載到某個分區。   虛擬記憶體 虛擬記憶體別稱虛擬存儲器（Virtual Memory）。電腦中所運行的程式均需經由記憶體執行，若執行的程式占用記憶體很大或很多，則會導致記憶體消耗殆盡。為解決該問題，Windows中運用了虛擬記憶體技術，即勻出一部分硬碟空間來充當記憶體使用。當記憶體耗盡時，電腦就會自動調用硬碟來充當記憶體，以緩解記憶體的緊張。若電腦運行程式或操作所需的隨機存儲器(RAM)不足時，則 Windows 會用虛擬存儲器進行補償。它將電腦的RAM和硬碟上的臨時空間組合。當RAM運行速率緩慢時，它便將數據從RAM移動到稱為“分頁文件”的空間中。將數據移入分頁文件可釋放RAM，以便完成工作。 一般而言，電腦的RAM容量越大，程式運行得越快。若電腦的速率由於RAM可用空間匱乏而減緩，則可嘗試通過增加虛擬記憶體來進行補償。   主分區、擴展分區、邏輯分區
  • 一個硬碟主分區至少有1個，最多4個；
  • 擴展分區可以沒有，最多1個；
  • 主分區+擴展分區總共不能超過4個。
主分區也叫引導分區，Windows系統一般需要安裝在這個主分區中，這樣才能保證開機自動進入系統。簡單來說，主分區就是可以引導電腦開機讀取文件的一個磁碟分區，一塊硬碟，最多可以同時創建4個主分區，當創建完四個主分區後，就無法再創建擴展分區和邏輯分區了（占用了所有硬碟空間）。此外，主分區是相互獨立的，一般對應磁碟上的第一個分區，目前絕大多數電腦，在分區的時候，一般都是將C盤分成主分區。 分出主分區後，其餘的部分可以分成擴展分區，一般是剩下的部分全部分成擴展分區，也可以不全分，剩下的部分就浪費了。 擴展分區不能直接使用，必須分成若幹邏輯分區。所有的邏輯分區都是擴展分區的一部分。一般情況下，windows系統中的D、F等盤就是邏輯分區，也屬於擴展分區。 硬碟的容量=主分區的容量+擴展分區的容量；擴展分區的容量=各個邏輯分區的容量之和+未分完的容量。   LVM邏輯捲管理（Logical Volume Manager） LVM的做法是將幾個物理的分區（或磁碟）通過軟體組合成為一塊看起來是獨立的大磁碟(VG)，然後將這塊大磁碟再經過分成可使用分區(LV)，最終就能夠掛載使用。 物理捲：實際的物理分區 捲組：物理分區的集合 邏輯捲：從捲組中劃分出的虛擬分  
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