Linux系统磁盘与文件系统管理

磁盘的分区、格式化、挂载

使用fdisk -l列出系统上所有的磁盘分区信息。它会显示您系统中的硬盘设备以及每个设备上的分区情况，包括分区的起始扇区、大小、文件系统类型等。

fdisk -l
Disk /dev/vda: 100 GiB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0xa26fc47b

Device     Boot   Start      End  Sectors Size Id Type
/dev/vda1          2048  4194303  4192256   2G  e W95 FAT16 (LBA)
/dev/vda2       4194304 83886079 79691776  38G 83 Linux


Disk /dev/vdb: 8 GiB, 8589934592 bytes, 16777216 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

使用df -h命令显示系统上各个文件系统的磁盘使用情况和剩余空间。它会显示文件系统的挂载点、总容量、已用空间、剩余空间和使用率等信息。

df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs        4.0M     0  4.0M   0% /dev
tmpfs           3.8G     0  3.8G   0% /dev/shm
tmpfs           1.6G   17M  1.5G   2% /run
tmpfs           4.0M     0  4.0M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/vda2        38G  1.2G   35G   4% /
tmpfs           3.8G     0  3.8G   0% /tmp
/dev/vda1       2.0G   95M  2.0G   5% /boot

磁盘/dev/vda上还有剩余空间，现在希望创建/dev/vda3分区，并将/dev/vda3挂载到/home。

备份/home中的内容到/root下:

cp -r /home /root

创建分区/dev/vda3:

fdisk /dev/vda
Command (m for help): n
Partition type
   p   primary (2 primary, 0 extended, 2 free)
   e   extended (container for logical partitions)
Select (default p): p
Partition number (3,4, default 3): 3
First sector (83886080-209715199, default 83886080):
Last sector, +/-sectors or +/-size{K,M,G,T,P} (83886080-209715199, default 209715199):

Created a new partition 3 of type 'Linux' and of size 60 GiB.

Command (m for help): w
The partition table has been altered.
Syncing disks.

查看磁盘分区:

fdisk -l
Disk /dev/vda: 100 GiB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0xa26fc47b

Device     Boot    Start       End   Sectors Size Id Type
/dev/vda1           2048   4194303   4192256   2G  e W95 FAT16 (LBA)
/dev/vda2        4194304  83886079  79691776  38G 83 Linux
/dev/vda3       83886080 209715199 125829120  60G 83 Linux


Disk /dev/vdb: 8 GiB, 8589934592 bytes, 16777216 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

格式化磁盘分区/dev/vda3为ext4文件系统:

mkfs.ext4 /dev/vda3

编辑/etc/fstab，添加下边的挂载记录:

/dev/vda3   /home  ext4   defaults   0   0

在 /etc/fstab 文件中，每一行都描述了一个要挂载的文件系统。其中，每个字段的含义如下：

设备路径（Device）：这是要挂载的设备的路径，例如 /dev/vda3。
挂载点路径（Mount Point）：这是你想要将设备挂载到的目标路径，例如 /home/new_home。
文件系统类型（File System Type）：这是设备上的文件系统类型，例如 ext4。
选项（Options）：这是一系列用逗号分隔的选项，用于控制挂载的行为。defaults 是一个常见的选项，它包含了一组默认的挂载选项，如读写权限、atime 更新等。你也可以使用其他选项，根据你的需求。常见选项包括：
- rw：以读写模式挂载。
- ro：以只读模式挂载。
- noatime：不更新文件访问时间，可以提高性能。
- errors=remount-ro：在发生错误时以只读模式重新挂载。
- discard：启用 TRIM 命令，用于固态硬盘的垃圾回收。
Dump 标志：通常设置为 0，表示不需要备份。如果设置为 1，则表示需要备份。
Pass 标志：这是文件系统检查的顺序。通常设置为 2，表示在系统引导时会检查文件系统。当 Pass 设置为 0 时，表示文件系统在系统引导时不需要进行检查。在 /etc/fstab 中，Pass 字段表示文件系统检查的顺序，可以设置为以下值：
- 0: 表示不需要进行文件系统检查。这通常用于不需要定期检查的文件系统，例如非系统分区。
- 1: 表示在引导时需要进行文件系统检查，但是会在检查时将根文件系统标记为“已检查”。这适用于根文件系统。
- 2: 表示在引导时需要进行文件系统检查，而且不会将根文件系统标记为“已检查”。选择正确的 Pass 值取决于文件系统的用途和特性。通常情况下，根文件系统（/）会设置为 1，其他分区可以设置为 0，以减少引导时间。

重新挂载:

mount -a

将/root中备份的home目录拷贝会/home:

cp -r /root/home /

查看文件系统的挂载情况:

df -h | grep /dev/vda
/dev/vda2        38G  1.2G   35G   4% /
/dev/vda1       2.0G   95M  2.0G   5% /boot
/dev/vda3        59G   52K   56G   1% /home

最后重启一次系统，确认启动后一切正常

逻辑卷管理

在 Linux 中，逻辑卷管理器（Logical Volume Manager，LVM）是一种用于管理磁盘存储的技术，它引入了物理卷、卷组和逻辑卷等概念，以提供更灵活的存储管理。以下是它们之间的关系：

物理卷（Physical Volume，PV）：物理卷是物理磁盘或分区的抽象，它可以是硬盘、SSD、RAID 阵列等。
卷组（Volume Group，VG）：卷组是由一个或多个物理卷组成的逻辑单元，它是在物理卷上创建的。卷组可以看作是逻辑卷管理的容器，可以在其中创建和分配逻辑卷。卷组内的所有物理卷的存储空间累加形成卷组的总存储空间。
逻辑卷（Logical Volume，LV）：逻辑卷是在卷组上创建的抽象卷。它是用户实际使用的卷，可以看作是格式化和挂载的“虚拟磁盘”。逻辑卷的大小和数量是可以根据需要调整的，这为动态存储管理提供了很大的灵活性。

关系示意图：

    +-----------------+  +---------------------+
    |   Logical Volume|  |       Logical Volume|
    |      (LV)       |  |          (LV)        |
    +-----------------+  +---------------------+
            |                       |
            |                       |
            |                       |
    +----------------+     +-----------------+
    |  Volume Group |     |  Volume Group   |
    |      (VG)      |     |      (VG)       |
    +----------------+     +-----------------+
            |                       |
            |                       |
            |                       |
    +----------------+     +-----------------+
    |  Physical Vol  |     |  Physical Vol   |
    |      (PV)      |     |      (PV)       |
    +----------------+     +-----------------+
           Disk 1                  Disk 2

总结来说，物理卷是磁盘或分区，卷组是物理卷的组合，逻辑卷是用户使用的逻辑单元，它们一起构成了 LVM 管理的层次结构，为存储管理提供了更高的灵活性和可管理性。

逻辑卷扩容

磁盘分区信息如下:

fdisk -l
Disk /dev/vda: 100 GiB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: gpt
Disk identifier: 1BAB51F2-35A6-4997-9410-ECCD72C9FE8B

Device       Start      End  Sectors  Size Type
/dev/vda1     2048   204799   202752   99M EFI System
/dev/vda2   204800  2252799  2048000 1000M Linux filesystem
/dev/vda3  2252800  2260991     8192    4M PowerPC PReP boot
/dev/vda4  2260992  2263039     2048    1M BIOS boot
/dev/vda5  2265088 20969471 18704384  8.9G Linux LVM


Disk /dev/vdb: 8 GiB, 8589934592 bytes, 16777216 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes


Disk /dev/mapper/rocky-root: 8.9 GiB, 9575596032 bytes, 18702336 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

文件系统信息如下:

df -h
Filesystem              Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs                3.8G     0  3.8G   0% /dev
tmpfs                   3.8G     0  3.8G   0% /dev/shm
tmpfs                   3.8G  8.5M  3.8G   1% /run
tmpfs                   3.8G     0  3.8G   0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/rocky-root  9.0G  1.3G  7.7G  14% /
/dev/vda2               994M  237M  758M  24% /boot
/dev/vda1                99M  5.8M   94M   6% /boot/efi
tmpfs                   770M     0  770M   0% /run/user/1001

查看物理卷信息:

 pvdisplay
  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/vda5
  VG Name               rocky
  PV Size               <8.92 GiB / not usable 0
  Allocatable           yes (but full)
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              2283
  Free PE               0
  Allocated PE          2283
  PV UUID               etpBfN-XgGU-mzWh-TA5i-uk6C-n0ft-XAOzYn

查看卷组信息:

vgdisplay
  --- Volume group ---
  VG Name               rocky
  System ID
  Format                lvm2
  Metadata Areas        1
  Metadata Sequence No  2
  VG Access             read/write
  VG Status             resizable
  MAX LV                0
  Cur LV                1
  Open LV               1
  Max PV                0
  Cur PV                1
  Act PV                1
  VG Size               <8.92 GiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              2283
  Alloc PE / Size       2283 / <8.92 GiB
  Free  PE / Size       0 / 0
  VG UUID               zHG4uV-t2gx-fhCH-Gm8p-YzLZ-Fcto-Kvpz2H

查看逻辑卷信息:

lvdisplay
  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/rocky/root
  LV Name                root
  VG Name                rocky
  LV UUID                4F5G28-hbpz-uJhP-l5VN-ceFn-KGUd-ZJAeBr
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 1
  LV Size                <8.92 GiB
  Current LE             2283
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     8192
  Block device           253:0

磁盘/dev/vda的分区/dev/vda5对应物理卷/dev/vda5带下为8.92GiB。物理卷/dev/vda5属于卷组rocky，卷组rocky当前的大小为8.92GiB。从卷组rocky创建了了逻辑卷/dev/rocky/root大小为8.92GiB。

因为磁盘/dev/vda还有剩余空间，现在希望将逻辑卷/dev/rocky/root扩容。

将磁盘/dev/vda剩余空间创建为新的分区/dev/vda6:

fdisk /dev/vda

Command (m for help): n
Partition number (6-128, default 6): 6
First sector (20969472-209715166, default 20969472):
Last sector, +sectors or +size{K,M,G,T,P} (20969472-209715166, default 209715166):

Created a new partition 6 of type 'Linux filesystem' and of size 90 GiB.

Command (m for help): w
The partition table has been altered.
Syncing disks.

查看磁盘分区:

fdisk -l | grep /dev/vda
Disk /dev/vda: 100 GiB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
/dev/vda1      2048    204799    202752   99M EFI System
/dev/vda2    204800   2252799   2048000 1000M Linux filesystem
/dev/vda3   2252800   2260991      8192    4M PowerPC PReP boot
/dev/vda4   2260992   2263039      2048    1M BIOS boot
/dev/vda5   2265088  20969471  18704384  8.9G Linux LVM
/dev/vda6  20969472 209715166 188745695   90G Linux filesystem

创建物理卷:

pvcreate /dev/vda6
 Physical volume "/dev/vda6" successfully created.

将pv /dev/vda6加入到卷组rocky中:

vgextend rocky /dev/vda6
  Volume group "rocky" successfully extended

对逻辑卷/dev/rocky/root进行扩容:

lvextend -l +100%FREE /dev/rocky/root
xfs_growfs /dev/rocky/root

最后，查看并确认物理卷、卷组、逻辑卷和文件系统信息:

pvdisplay
  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/vda5
  VG Name               rocky
  PV Size               <8.92 GiB / not usable 0
  Allocatable           yes (but full)
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              2283
  Free PE               0
  Allocated PE          2283
  PV UUID               etpBfN-XgGU-mzWh-TA5i-uk6C-n0ft-XAOzYn

  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/vda6
  VG Name               rocky
  PV Size               90.00 GiB / not usable 4.98 MiB
  Allocatable           yes (but full)
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              23039
  Free PE               0
  Allocated PE          23039
  PV UUID               BgcdSe-kAmp-fJRG-mG8H-WZa5-mcuC-r7R30U


vgdisplay
  --- Volume group ---
  VG Name               rocky
  System ID
  Format                lvm2
  Metadata Areas        2
  Metadata Sequence No  4
  VG Access             read/write
  VG Status             resizable
  MAX LV                0
  Cur LV                1
  Open LV               1
  Max PV                0
  Cur PV                2
  Act PV                2
  VG Size               98.91 GiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              25322
  Alloc PE / Size       25322 / 98.91 GiB
  Free  PE / Size       0 / 0
  VG UUID               zHG4uV-t2gx-fhCH-Gm8p-YzLZ-Fcto-Kvpz2H


lvdisplay
  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/rocky/root
  LV Name                root
  VG Name                rocky
  LV UUID                4F5G28-hbpz-uJhP-l5VN-ceFn-KGUd-ZJAeBr
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 1
  LV Size                98.91 GiB
  Current LE             25322
  Segments               2
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     8192
  Block device           253:0

df -h | grep /dev/
tmpfs                   3.8G     0  3.8G   0% /dev/shm
/dev/mapper/rocky-root   99G  1.9G   98G   2% /
/dev/vda2               994M  237M  758M  24% /boot
/dev/vda1                99M  5.8M   94M   6% /boot/efi