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一文全懂：Linux磁盘分区

编程知识
2024年07月19日 13:13

一、物理设备的命名规则

在 Linux 系统中一切都是文件，硬件设备也不例外。所有的硬件设备文件都在/dev文件夹中。

硬件 在Linux内的文件名
SCSI/SATA/USB /dev/sd[a-p]
VirtI/O界面 /dev/vd[a-p]
软盘 /dev/fd[0-1]
打印机 /dev/lp[0-2] (25針印表機) /dev/usb/lp[0-15] (USB 介面)
鼠标 /dev/input/mouse[0-15] (通用) /dev/psaux (PS/2界面) /dev/mouse (當前滑鼠)
CDROM/DVDROM /dev/scd[0-1] (通用) /dev/sr[0-1] (通用，CentOS 較常見) /dev/cdrom (當前 CDROM)
磁带机 /dev/ht0 (IDE 界面) /dev/st0 (SATA/SCSI界面) /dev/tape (當前磁帶)
IDE设备 /dev/hd[a-d] (老系统才有)

由于现在的 IDE 设备已经很少见了，所以一般的硬盘设备都是以“/dev/sd”开头。而一台主机上可以有多块硬盘，因此系统采用 a～z 来代表 26 块不同的硬盘（默认从 a 开始分配），而且硬盘的分区编号也很有讲究：

➢ 主分区或扩展分区的编号从 1 开始，到 4 结束；

➢ 逻辑分区从编号 5 开始。

有两点需要注意：

  1. 设备名称由内核识别顺序决定：/dev 目录中 sda 设备之所以是 a，并不是由插槽决定的，而是由系统内核的识别顺序来决定的，而恰巧很多主板的插槽顺序就是系统内核的识别顺序，因此才会被命名为/dev/sda。
  2. 分区名称中的数字不代表分区数量：比如sda3，它代表编号为3的分区，有可能不存在sda2，因为这个数字可以手动指定。

下图讲解了一个sata硬盘的名字所蕴含的信息

image-20240718094420030

二、MBR和GPT分区格式

MBR和GPT是两种磁盘分区方式，当我们使用磁盘分区助手格式化硬盘的时候，它会提示你让你选择一种分区格式

img

1、 MBR分区

MBR分区方式出现的比较早，在Win7及Win7以前的系统都使用MBR分区方式，所以在磁盘管理界面，就能看到有主分区、逻辑分区等字眼

img

那MBR是什么呢？

MBR，全称Master Boot Record, 主引导记录的意思，开机之后读取的第一个硬盘内容，帮助系统找到开机程序并正常开机。

硬盘由许多个扇区组成，MBR硬盘每个扇区的大小是512字节，最重要的第一个扇区格式如下所示

image-20240718110916877

可以看到在第一个扇区中，MBR占据446个字节，结束符占2个字节，剩余64个字节用于存放分区表，每个分区表条目占用16字节，分区表中一共四条记录，代表着四个主分区。这也说明了为什么早期Windows7系统为什么在分区的时候会提示“该磁盘已包含最大分区数”不允许添加，因为早期Windows使用的MBR硬盘，它的设计只允许有4个主分区。

当然不可能只让创建四个分区，这不合理，所以可以让第四个分区变成扩展分区，在扩展分区内创建多个逻辑分区。

做个总结，在MBR硬盘中：

  • 主分区最多只能有四个（硬盘的限制）
  • 扩展分区最多只能有一个（操作系统的限制）
  • 逻辑分区是扩展分区中持续切割出来的分割槽。
  • 只有主分区和逻辑分区能被格式化，扩展分区无法被格式化。
  • 逻辑分区的数量在不同的操作系统上上限不一样，Linux系统中SATA硬盘已经能够划分出63个以上的逻辑分区。
  • 逻辑分区的编号从5开始，就算只有一个主分区一个扩展分区，那逻辑分区的编号也从5开始。

另外，磁盘分区表只有64字节大小，每条记录只有16字节大小，所以它能录的数据是很有限的，这导致它无法正确获取2.2TB以上硬盘的实际容量。

早期的 Linux 系统为了兼容于Windows 的磁盘，因此使用的是支持 Windows 的 MBR的方式来处理开机引导程序和分区表。

现在Linux系统安装的时候根据磁盘大小，如果安装磁盘小于2TB，则默认使用MBR初始化硬盘；大于2TB，则会使用GPT初始化硬盘。

当然，也可以在安装系统的时候强制使用GPT进行磁盘分区。

查看磁盘类型的命令：fdisk -l

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disk label type 如果是dos，就是mbr硬盘；如果是gpt，则为gpt硬盘。

2、 GPT分区

GPT分区（GUID partition table）模式使用GUID分区表，是源自EFI标准的一种较新的磁盘分区表结构的标准。与普遍使用的主引导记录(MBR)分区方案相比，GPT提供了更加灵活的磁盘分区机制。

GPT磁盘分区格式如下所示

圖2.2.7、GPT 分割表的結構示意圖

在MBR分区中，一个扇区是512字节，在GPT分区中，用LBA（Logical Block Address）来表示“一个扇区”，默认大小也是512字节。整个GPT硬盘就是由N多个LBA组成。

GPT分区比较复杂，更多信息不在此讨论，只需要知道

  1. 分区表有32条记录，每条记录可以记录四个分区，所以它最多能有4*32=128个分区，所以它必要像MBR一样区分主分区、逻辑分区，在GPT中所有分区都是主分区。
  2. 最高支持18EiB的单硬盘容量，1EiB = 1048576 TiB。

GPT分区很明显比MBR分区要功能更强大；但是GPT分区在linux中不能使用fdisk命令进行管理，只能使用parted工具管理。

3、MBR和GPT分区的区别

磁盘分区形式 支持最大磁盘容量 支持分区数量 Linux分区工具
主启动记录分区（MBR） 2 TiB ● 4个主分区
● 3个主分区和1个扩展分区
MBR分区包含主分区和扩展分区，其中扩展分区里面可以包含若干个逻辑分区。扩展分区不可以直接使用，需要划分成若干个逻辑分区才可以使用。以创建6个分区为例，以下两种分区情况供参考：
● 3个主分区，1个扩展分区，其中扩展分区中包含3个逻辑分区。
● 1个主分区，1个扩展分区，其中扩展分区中包含5个逻辑分区。		 以下两种工具均可以使用：fdisk工具parted工具
全局分区表（GPT, Guid Partition Table） 18 EiB1 EiB = 1048576 TiB 不限制分区数量
GPT格式下没有主分区、扩展分区以及逻辑分区之分。		 parted工具

三、普通分区挂载

当我们有了一块新硬盘，从插入电脑开始，一共需要做分区、格式化、挂载三个步骤，下面就依次详细说说这个流程中的细节。

以下流程是基于Vmware Workstation环境做的实验。

1、新增硬盘

原来我已经有两块硬盘了，现在新增加一块12G的硬盘，只需要修改下设置，新增一块硬盘即可

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然后开机启动，查看下dev文件夹，可以发现多出一个sdc文件，它就是第三块磁盘。

image-20240718170058807

2、分区命令：fdisk

fdisk命令（format disk）用于新建、修改及删除磁盘的分区表信息，语法格式为fdsk 磁盘名称，它和大多数普通linux命令不同的是，它是一个交互式的命令，键入命令fdisk /dev/sdc，进入交互界面

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进入交互界面之前，有两段英文提示

Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.

Device does not contain a recognized partition table
Building a new DOS disklabel with disk identifier 0x2394a4f6.

翻译成中文，包含以下几点

  1. 所有的改变都只是暂存在内存中，直到最后收到写入命令才依次执行内存中的操作。
  2. 当前设备不包含任何可识别的分区表，这意味着这是一块新设备，还没有分区过。
  3. 你要知道你正在做什么事情：进入此交互界面意味着你正在对当前磁盘进行分区操作，分区类型为dos，也就是MBR。

这段提示信息量还是有的，如果已经分区过的磁盘，则会提示如下信息

image-20240718171812021

可以看到少了一些提示信息。

接下来看看该命令的怎么使用，它有提示，就是m命令。

m

m命令是首次提示的命令，它用于展示所有可用的命令以及每个命令的作用，键入m命令

image-20240718172423556

翻译过来如下所示

  • a：切换引导标志（toggle a bootable flag）。允许您在分区上切换引导标志，以指示该分区是否可引导。
  • b：编辑BSD磁盘标签（edit bsd disklabel）。用于编辑BSD磁盘标签的命令。
  • c：切换DOS兼容性标志（toggle the dos compatibility flag）。允许您在分区上切换DOS兼容性标志，以指示该分区是否与DOS兼容。
  • d：删除一个分区（delete a partition）。用于删除选择的分区。
  • g：创建一个新的空GPT分区表（create a new empty GPT partition table）。用于创建一个新的空GUID分区表（GPT）。
  • G：创建一个IRIX（SGI）分区表（create an IRIX (SGI) partition table）。用于创建一个IRIX（SGI）分区表。
  • l：列出已知的分区类型（list known partition types）。显示已知的分区类型列表。
  • m：打印此菜单（print this menu）。打印fdisk命令的菜单，显示可用的操作选项。
  • n：添加一个新分区（add a new partition）。用于添加新的分区。
  • o：创建一个新的空DOS分区表（create a new empty DOS partition table）。用于创建一个新的空DOS分区表。
  • p：打印分区表（print the partition table）。显示磁盘上的分区表。
  • q：退出而不保存更改（quit without saving changes）。退出fdisk命令，不保存对分区表的更改。
  • s：创建一个新的空Sun磁盘标签（create a new empty Sun disklabel）。用于创建一个新的空Sun磁盘标签。
  • t：更改分区的系统ID（change a partition's system ID）。允许您更改选择的分区的系统ID。
  • u：更改显示/输入单位（change display/entry units）。用于更改fdisk命令中显示和输入的单位。
  • v：验证分区表（verify the partition table）。验证磁盘上的分区表以确保其有效性。
  • w：将表写入磁盘并退出（write table to disk and exit）。将对分区表的更改写入磁盘并退出fdisk命令。
  • x：额外功能（仅供专家使用）（extra functionality (experts only)）。提供额外的高级功能，仅供有经验的用户使用。

p

p命令用于查看硬盘设备内已有的分区信息，其中包括了硬盘的容量大小、扇区个数等信息。

image-20240718173330716

可以看到是空的，当前磁盘还没有分区过。

n

n命令用于创建分区，键入n命令

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它会提示创建的是主分区还是扩展分区（因为是MBR分区格式，所以才会有主分区或者扩展分区），默认是主分区，那就键入回车就行

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接下来提示分区编号，还是默认就行

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回车后提示输入开始的扇区位置，默认值2048，这个地方敲回车即可，因为系统会自动计算出最靠前的空闲扇区的位置。

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系统提示输入结束的扇区位置，这里输入+2G，表示要2G的分区大小，系统会自动计算出结束的扇区位置。

然后分区就创建成功了。输入p命令，可以看到多了一个分区，分区名为sdc1

image-20240718174248012

w

w命令用于将分区表写入磁盘，这样就完成了对磁盘的分区。

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有时候该命令执行完成之后，并不会将分区信息同步给内核，导致操作失败。可以使用partprobe命令手动同步分区信息到内核，多执行几次，如果还不行，就重启linux，重启之后肯定就好了。

3、格式化命令：mkfs

mkfs是linux的格式化操作的命令，mkfs双按tab键，可以看到它有多个衍生命令

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现在linux都是xfs文件系统格式了，所以这里按照mkfs.xfs命令执行格式化操作，执行格式为：mkfs.xfs /dev/sdc1

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这样就完成了格式化操作，接下来进行系统挂载。

4、挂载命令：mount

mount命令是挂载命令，将分区挂载到某个目录，这样对目录中文件的CRUD操作就作用到了对应的分区上。

mount命令的格式是：mount 分区名 文件夹 或者 mount UUID=分区UUID 文件夹

首先先建立个文件夹：mkdir /dir3，然后将/dev/sdc1挂载到/dir3，挂载命令为：mount /dev/sdc1 /dir3

这样就完成了挂载。

UUID挂载方式需要知道分区的UUID，获取方式是使用blkid命令

5、获取分区UUID：blkid

blkid的英文全称是：block id，该命令用于获取每个分区的UUID信息；有时候该命令会受到缓存的影响设设备列表可能不会更新，使用blkid -g命令可以清除缓存。

image-20240719102357044

然后使用命令mount UUID="74cbf319-cb9f-417e-9027-5328689477c1" /dir3 完成挂载。

需要注意的是mount命令只能一次挂载，重启系统之后挂载就会失效，需要将挂载写入/etc/fstab文件，这样才能完成分区的永久性挂载。

5、永久挂载：/etc/fstab文件

/etc/fstab文件存放着需要永久挂载的数据，系统启动之后会自动读取该文件，并完成文件中的所有挂载。写入格式如下

设备文件 挂载目录 格式类型 权限选项 是否备份 是否自检

image-20240719103001648

为了将/dev/sdc1永远挂载到/dir3目录，需要将以下信息追加到/etc/fstab文件

/dev/sdc1               /dir3                   xfs     defaults        0 0

写入该文件并不会自动生效，需要使用命令mount -a或者重启系统生效。

已经实现了/dev/sdc1挂载到/dir3目录，接下来使用df命令查看挂载状态和硬盘使用量信息。

6、磁盘使用情况统计：df

df命令（disk free）用于显示目前在Linux系统上的文件系统磁盘使用情况，其使用格式为 df [选项]... [FILE]...

  • -a, --all：显示所有文件系统，包括虚拟文件系统。
  • -B, --block-size=SIZE：指定块大小，以特定单位显示磁盘空间信息（如 MB、GB）。
  • -h, --human-readable：以人类可读的格式显示输出结果。
  • -H, --si：以 1000 作为基数，以 SI 单位显示输出结果（例如，MB、GB）。
  • -i, --inodes：显示 inode 使用情况而不是块使用情况。
  • -k, --kilobytes：以 KB 作为单位显示磁盘空间信息。
  • -l, --local：仅显示本地文件系统。
  • -m, --portability：使用 POSIX 输出格式。
  • -n, --no-sync：不执行文件系统同步操作。
  • -P, --portability：使用 POSIX 输出格式。
  • -t, --type=TYPE：仅显示指定类型的文件系统。
  • -T, --print-type：显示文件系统的类型。
  • -x, --exclude-type=TYPE：排除指定类型的文件系统。
  • --sync：在显示文件系统信息之前执行文件系统同步操作。
  • --total：在输出的最后一行显示总计。
  • -v, --verbose：详细显示文件系统信息。
  • -l, --local：仅显示本地文件系统。
  • --help：显示帮助信息并退出。
  • --version：显示版本信息并退出。

最常用的命令就是df -h了，接下来使用该命令查看磁盘使用量情况

image-20240718180121196

可以看到sdc1已经挂载到了/dir3目录还剩余2G存储可用。这样看起来似乎不是非常直观，总觉得有点乱，使用lsblk命令则能够更直观的看到每个磁盘以及它们的分区情况和分区大小。

7、树状展示硬盘分区：lsblk

lsblk命令的英文全称是：list block，实际上它就是以树状结构展示磁盘分区情况，这样会更直观

image-20240719104500694

8、查看文件占用大小：du

du（disk usage）命令用于查看分区或者目录所占用的磁盘大小，常用的命令：du -sh 目录名，比如 du -sh /*，这样就能查询到根目录的所有文件和文件夹占用磁盘的大小

s： 仅显示指定目录或文件的总大小，而不显示其子目录的大小。

h：--human-readable 以K，M，G为单位，提高信息的可读性。

image-20240719105304570

s参数比较重要，没有它的话，默认du命令会递归查询所有文件夹及子文件夹、子文件，疯狂打印到屏幕上，显得非常乱，所以如果没有特殊需要，一般是要加-s参数的。

四、交换分区挂载

1、新建分区

交换（SWAP）分区是一种通过在硬盘中预先划分一定的空间，然后把内存中暂时不常用的数据临时存放到硬盘中，以便腾出物理内存空间让更活跃的程序服务来使用的技术，其设计目的是为了解决真实物理内存不足的问题。通俗来讲就是让硬盘帮内存分担压力。但由于交换分区毕竟是通过硬盘设备读写数据的，速度肯定要比物理内存慢，所以只有当真实的物理内存耗尽后才会调用交换分区的资源。

在生产环境中，交换分区的大小一般为真实物理内存的 1.5～2 倍。

接下来切出一个大小为5G的分区用于扩容交换分区。

image-20240719110602548

这样就得到了一个5G的新分区sdc2。接下来修改该分区类型，将其改为 swap 类型

image-20240719111112629

最后，敲击w完成分区表编辑。

接下来键入lsblk命令，可以看到sdc2分区已经存在了

image-20240719111636065

2、格式化交换分区：mkswap

交换分区使用前也要格式化，只是它的格式化命令不是mkfs，而是mkswap，英文全称是"make swap"，语法格式是"mkswap 设备名称"

image-20240719112104178

这样就完成了交换分区格式化。

3、激活交换分区：swapon

swapon命令用于激活新的交换分区设别，英文全称为“swap on”，语法格式为：swapon 设备名称

接下来执行命令：swapon /dev/sdc2

为了验证是否扩容成功，可以使用命令free -m查看内存和交换分区的大小

4、查看内存和交换空间大小：free

free 命令显示系统使用和空闲的内存情况，包括物理内存、交互区内存(swap)和内核缓冲区内存。共享内存将被忽略。

命令参数：

-b 以Byte为单位显示内存使用情况。

-k 以KB为单位显示内存使用情况。

-m 以MB为单位显示内存使用情况。

-g 以GB为单位显示内存使用情况。

-o 不显示缓冲区调节列。

-s<间隔秒数> 持续观察内存使用状况。

-t 显示内存总和列。

-V 显示版本信息。

image-20240719113003479

可以看到扩容之后交换空间扩大了5G。

5、修改fstab永久挂载

之前的一次分区普通挂载的配置是这样的

/dev/sdc1               /dir3                   xfs     defaults        0 0

swap分区的挂载则是这样的

/dev/sdc2               swap                    swap    defaults        0 0

也就是挂载目标变成了swap，而非一个目录；文件系统类型也是swap，而非普通分区的xfs格式。

之后运行命令mount -a或者重启系统即可生效。

五、卸载分区

1、卸载普通分区

其实就是逆向操作，首先，删除fstab中的记录

image-20240719132353693

然后umount 命令卸除挂载

umount /dev/sdc1

然后删除分区

image-20240719133412618

之后，再用lsblk命令查看下分区，发现sdc1已经没了,sdc硬盘下只剩下了sdc2分区。

image-20240719134050851

2、卸载交换分区

还是老规矩，先从fstab文件中删除交换分区的挂载信息

image-20240719134338727

然后运行命令swapoff关闭指定的交换分区

swapoff /dev/sdc2

最后，删除分区，删除分区的方法和卸载普通分区一样。

删除完毕之后，再看sdc磁盘分区，就发现该磁盘已经没有分区了

image-20240719134933435

这时候就可以安全移除磁盘了。

​

如果没有争取的卸载磁盘，有可能会导致开机失败的情况，这点需要注意。

最后，欢迎关注我的博客：https://blog.kdyzm.cn

From:https://www.cnblogs.com/kuangdaoyizhimei/p/18311375
本文地址: http://shuzixingkong.net/article/188
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