《linux操作系統(tǒng)》課件 第 6 章 Linux 磁盤管理

Linux磁盤管理目錄CONTENTS磁盤基礎(chǔ)與分區(qū)管理01磁盤掛載與管理02LVM（邏輯卷管理）03磁盤管理實踐04規(guī)則與約定05知識拓展：RAID技術(shù)0601磁盤基礎(chǔ)與分區(qū)管理磁盤由盤片、磁頭、主軸電機和控制電路組成。盤片表面涂有磁性材料，用于存儲數(shù)據(jù)。磁頭通過懸浮在盤片表面讀寫數(shù)據(jù)，主軸電機驅(qū)動盤片高速旋轉(zhuǎn)，控制電路負(fù)責(zé)接收和執(zhí)行讀寫請求。01磁盤物理結(jié)構(gòu)磁盤工作基于電磁感應(yīng)和磁性記錄。磁頭通過盤片時產(chǎn)生磁場，磁性粒子翻轉(zhuǎn)實現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入，磁頭感應(yīng)磁性粒子狀態(tài)實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取。磁盤工作原理磁盤數(shù)據(jù)以磁道、扇區(qū)和柱面組織。磁道是同心圓環(huán)，扇區(qū)是磁道的最小存儲單位，柱面是不同盤片相同半徑的磁道組成的圓柱面。02磁盤數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)03磁盤組成與工作原理SATA接口：串行傳輸，支持熱插拔，成本低，傳輸速率高。SAS接口：高性能、高可靠性和可擴展性，適用于企業(yè)級存儲。NVMe接口：專為SSD設(shè)計，基于PCIe總線，帶寬高，延遲低。磁盤接口機械硬盤（HDD）：容量大、價格低，但讀寫速度慢，易受震動和磁場干擾。固態(tài)硬盤（SSD）：讀寫速度快、抗震性能好，但價格高。混合硬盤（HHD/SSHD）：結(jié)合機械硬盤和固態(tài)硬盤優(yōu)點，小容量固態(tài)硬盤作為緩存使用。磁盤類型磁盤接口與類型分區(qū)概念與標(biāo)識磁盤分區(qū)是將一個物理磁盤劃分為多個邏輯部分，每個分區(qū)在操作系統(tǒng)中被視為一個獨立存儲設(shè)備。Linux系統(tǒng)中，分區(qū)標(biāo)識與設(shè)備類型和盤號相關(guān)，如/dev/sda1表示第一個IDE硬盤的第一個主分區(qū)。分區(qū)表類型MBR分區(qū)表：位于磁盤第一個扇區(qū)，最多支持4個主分區(qū)或3個主分區(qū)加1個擴展分區(qū)。GPT分區(qū)表：基于LBA管理磁盤空間，支持更多分區(qū)，最大分區(qū)容量可達8ZB。分區(qū)工具fdisk：支持MBR和GPT分區(qū)表，用于查看、創(chuàng)建、修改和刪除磁盤分區(qū)。parted：直接在命令行下對磁盤進行分區(qū)操作，支持多種分區(qū)表類型。磁盤分區(qū)02磁盤掛載與管理01掛載是將一個文件系統(tǒng)連接到主文件系統(tǒng)的某個目錄（掛載點），使用戶可以通過主文件系統(tǒng)訪問該文件系統(tǒng)中的文件和目錄。掛載概念03通過編輯/etc/fstab文件實現(xiàn)系統(tǒng)啟動時自動掛載文件系統(tǒng)，文件中包含掛載設(shè)備、掛載點、文件系統(tǒng)類型、掛載選項等信息。自動掛載02使用mount命令手動掛載文件系統(tǒng)，需指定設(shè)備名、掛載點和文件系統(tǒng)類型。手動掛載掛載概念與操作使用mkfs命令在分區(qū)上創(chuàng)建文件系統(tǒng)，需指定文件系統(tǒng)類型和設(shè)備名。格式化分區(qū)常見文件系統(tǒng)類型包括EXT4、XFS、NTFS等，不同文件系統(tǒng)類型具有不同的性能和特性。文件系統(tǒng)類型使用fsck命令檢查和修復(fù)文件系統(tǒng)錯誤，確保文件系統(tǒng)的一致性和完整性。文件系統(tǒng)檢查格式化與文件系統(tǒng)umount命令用于卸載已掛載的文件系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)安全。mount命令用于掛載文件系統(tǒng)，支持多種掛載選項，如只讀、讀寫、自動掛載等。使用lsblk命令查看磁盤分區(qū)和掛載狀態(tài)，了解系統(tǒng)中所有磁盤和分區(qū)的使用情況。掛載命令卸載命令掛載狀態(tài)查看掛載與卸載命令03LVM（邏輯卷管理）LVM是一種靈活的磁盤管理技術(shù)，通過物理卷（PV）、卷組（VG）和邏輯卷（LV）實現(xiàn)磁盤空間的動態(tài)管理。LVM概念動態(tài)調(diào)整分區(qū)大小，跨多個物理磁盤分配存儲空間，簡化磁盤管理，支持磁盤鏡像和條帶化技術(shù)，提高數(shù)據(jù)可靠性和性能。LVM優(yōu)勢LVM概念與優(yōu)勢使用pvcreate命令將磁盤分區(qū)初始化為物理卷，為后續(xù)的卷組和邏輯卷創(chuàng)建提供基礎(chǔ)。創(chuàng)建物理卷使用lvcreate命令在卷組中創(chuàng)建邏輯卷，邏輯卷可以動態(tài)調(diào)整大小，滿足不同的存儲需求。創(chuàng)建邏輯卷使用vgcreate命令將多個物理卷組合成一個卷組，形成一個統(tǒng)一的存儲空間。創(chuàng)建卷組LVM操作流程使用pvdisplay命令查看物理卷的詳細(xì)信息，包括物理卷的大小、所屬卷組、可用空間等。查看物理卷使用vgs命令查看卷組的詳細(xì)信息，包括卷組的總大小、已使用空間、可用空間等。查看卷組使用lvextend命令在線擴展邏輯卷的大小，無需中斷服務(wù)即可動態(tài)增加存儲容量。擴展邏輯卷使用lvreduce命令減小邏輯卷的大小，釋放不再需要的磁盤空間。壓縮邏輯卷使用vgextend命令向卷組中添加新的物理卷，增加卷組的總?cè)萘?。擴展卷組使用vgreduce命令從卷組中移除物理卷，釋放存儲資源。刪除物理卷LVM管理命令04磁盤管理實踐在虛擬機中添加新硬盤，確保硬盤被系統(tǒng)識別。添加硬盤分區(qū)與格式化掛載與自動掛載將新分區(qū)掛載到指定目錄，并通過編輯/etc/fstab文件實現(xiàn)自動掛載。使用fdisk或parted對新硬盤進行分區(qū)，創(chuàng)建主分區(qū)并格式化為EXT4文件系統(tǒng)。主分區(qū)擴容01創(chuàng)建擴展分區(qū)使用fdisk創(chuàng)建擴展分區(qū)，并在擴展分區(qū)中創(chuàng)建多個邏輯分區(qū)。02格式化與掛載對邏輯分區(qū)進行格式化，并手動掛載到指定目錄，確保分區(qū)可以正常使用。擴展分區(qū)擴容創(chuàng)建物理卷在指定的分區(qū)上創(chuàng)建物理卷，為LVM提供存儲基礎(chǔ)。創(chuàng)建卷組將物理卷組合成卷組，形成一個統(tǒng)一的存儲空間。創(chuàng)建邏輯卷在卷組中創(chuàng)建邏輯卷，并格式化為EXT4文件系統(tǒng)，掛載到指定目錄。動態(tài)調(diào)整使用LVM命令動態(tài)調(diào)整邏輯卷的大小，實現(xiàn)存儲空間的靈活管理。LVM應(yīng)用05規(guī)則與約定在進行磁盤管理操作前，必須備份所有重要數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)安全。數(shù)據(jù)備份02使用穩(wěn)定可靠的分區(qū)和LVM管理工具，避免使用未經(jīng)驗證的工具。使用可靠工具01數(shù)據(jù)備份與安全性01了解布局深入了解當(dāng)前磁盤的分區(qū)和LVM布局，包括主分區(qū)、擴展分區(qū)和邏輯分區(qū)/卷的位置、大小和用途。02熟悉結(jié)構(gòu)對于LVM，應(yīng)熟悉物理卷、卷組和邏輯卷的層次結(jié)構(gòu)和關(guān)系。分區(qū)與LVM布局了解在進行分區(qū)擴容或LVM邏輯卷管理時，操作應(yīng)謹(jǐn)慎，避免誤刪除或修改重要分區(qū)或邏輯卷。謹(jǐn)慎操作分區(qū)擴容后，必須使用相應(yīng)的工具同步文件系統(tǒng)大??；LVM邏輯卷調(diào)整后，確保文件系統(tǒng)或數(shù)據(jù)適應(yīng)新的邏輯卷大小。同步文件系統(tǒng)謹(jǐn)慎操作與同步01掛載點、分區(qū)在同一時間只能掛載一次。用作掛載點的目錄，建議為空白目錄。卸載時，工作目錄不能為當(dāng)前掛載點目錄。掛載點規(guī)則02對于需要自動掛載的分區(qū)或邏輯卷，確保在/etc/fstab中正確配置掛載信息。自動掛載配置03完成操作后，使用監(jiān)控工具檢查分區(qū)和LVM的狀態(tài)，確保操作成功且系統(tǒng)正常運行。狀態(tài)監(jiān)控自動掛載與監(jiān)控權(quán)限管理執(zhí)行磁盤管理操作的用戶應(yīng)具備適當(dāng)?shù)臋?quán)限和授權(quán)。操作記錄記錄重要的磁盤管理操作，包括操作內(nèi)容、時間、結(jié)果等，以便于后續(xù)審計和參考。文檔更新更新或編寫相關(guān)的操作文檔，為其他管理員提供指導(dǎo)和參考。010203權(quán)限、記錄與文檔06知識拓展：RAID技術(shù)RAID0是一種沒有數(shù)據(jù)備份的“快速存儲法”，把數(shù)據(jù)分散存到多個磁盤上，讀寫速度快，但安全性不高。RAID1是“鏡像存儲”，每個磁盤都有一個備份，數(shù)據(jù)安全性高，但磁盤利用率低。RAID0RAID5RAID6RAID1RAID6在RAID5的基礎(chǔ)上增加了第二種分布式奇偶校驗碼，即使兩個磁盤同時出故障，也能恢復(fù)數(shù)據(jù)。RAID5結(jié)合了數(shù)據(jù)分散存儲和分布式奇偶校驗，讀寫速度快，數(shù)據(jù)安全，適用于性能和安全平衡的場景。RAID概念與級別數(shù)據(jù)可靠性RAID提供數(shù)據(jù)備份策略，降低數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險。01性能提升RAID并行讀寫能力，提高數(shù)據(jù)讀寫速度。0