《linux操作系统》课件 第 6 章 Linux 磁盘管理

Linux磁盘管理目录CONTENTS磁盘基础与分区管理01磁盘挂载与管理02LVM（逻辑卷管理）03磁盘管理实践04规则与约定05知识拓展：RAID技术0601磁盘基础与分区管理磁盘由盘片、磁头、主轴电机和控制电路组成。盘片表面涂有磁性材料，用于存储数据。磁头通过悬浮在盘片表面读写数据，主轴电机驱动盘片高速旋转，控制电路负责接收和执行读写请求。01磁盘物理结构磁盘工作基于电磁感应和磁性记录。磁头通过盘片时产生磁场，磁性粒子翻转实现数据写入，磁头感应磁性粒子状态实现数据读取。磁盘工作原理磁盘数据以磁道、扇区和柱面组织。磁道是同心圆环，扇区是磁道的最小存储单位，柱面是不同盘片相同半径的磁道组成的圆柱面。02磁盘数据结构03磁盘组成与工作原理SATA接口：串行传输，支持热插拔，成本低，传输速率高。SAS接口：高性能、高可靠性和可扩展性，适用于企业级存储。NVMe接口：专为SSD设计，基于PCIe总线，带宽高，延迟低。磁盘接口机械硬盘（HDD）：容量大、价格低，但读写速度慢，易受震动和磁场干扰。固态硬盘（SSD）：读写速度快、抗震性能好，但价格高。混合硬盘（HHD/SSHD）：结合机械硬盘和固态硬盘优点，小容量固态硬盘作为缓存使用。磁盘类型磁盘接口与类型分区概念与标识磁盘分区是将一个物理磁盘划分为多个逻辑部分，每个分区在操作系统中被视为一个独立存储设备。Linux系统中，分区标识与设备类型和盘号相关，如/dev/sda1表示第一个IDE硬盘的第一个主分区。分区表类型MBR分区表：位于磁盘第一个扇区，最多支持4个主分区或3个主分区加1个扩展分区。GPT分区表：基于LBA管理磁盘空间，支持更多分区，最大分区容量可达8ZB。分区工具fdisk：支持MBR和GPT分区表，用于查看、创建、修改和删除磁盘分区。parted：直接在命令行下对磁盘进行分区操作，支持多种分区表类型。磁盘分区02磁盘挂载与管理01挂载是将一个文件系统连接到主文件系统的某个目录（挂载点），使用户可以通过主文件系统访问该文件系统中的文件和目录。挂载概念03通过编辑/etc/fstab文件实现系统启动时自动挂载文件系统，文件中包含挂载设备、挂载点、文件系统类型、挂载选项等信息。自动挂载02使用mount命令手动挂载文件系统，需指定设备名、挂载点和文件系统类型。手动挂载挂载概念与操作使用mkfs命令在分区上创建文件系统，需指定文件系统类型和设备名。格式化分区常见文件系统类型包括EXT4、XFS、NTFS等，不同文件系统类型具有不同的性能和特性。文件系统类型使用fsck命令检查和修复文件系统错误，确保文件系统的一致性和完整性。文件系统检查格式化与文件系统umount命令用于卸载已挂载的文件系统，确保数据安全。mount命令用于挂载文件系统，支持多种挂载选项，如只读、读写、自动挂载等。使用lsblk命令查看磁盘分区和挂载状态，了解系统中所有磁盘和分区的使用情况。挂载命令卸载命令挂载状态查看挂载与卸载命令03LVM（逻辑卷管理）LVM是一种灵活的磁盘管理技术，通过物理卷（PV）、卷组（VG）和逻辑卷（LV）实现磁盘空间的动态管理。LVM概念动态调整分区大小，跨多个物理磁盘分配存储空间，简化磁盘管理，支持磁盘镜像和条带化技术，提高数据可靠性和性能。LVM优势LVM概念与优势使用pvcreate命令将磁盘分区初始化为物理卷，为后续的卷组和逻辑卷创建提供基础。创建物理卷使用lvcreate命令在卷组中创建逻辑卷，逻辑卷可以动态调整大小，满足不同的存储需求。创建逻辑卷使用vgcreate命令将多个物理卷组合成一个卷组，形成一个统一的存储空间。创建卷组LVM操作流程使用pvdisplay命令查看物理卷的详细信息，包括物理卷的大小、所属卷组、可用空间等。查看物理卷使用vgs命令查看卷组的详细信息，包括卷组的总大小、已使用空间、可用空间等。查看卷组使用lvextend命令在线扩展逻辑卷的大小，无需中断服务即可动态增加存储容量。扩展逻辑卷使用lvreduce命令减小逻辑卷的大小，释放不再需要的磁盘空间。压缩逻辑卷使用vgextend命令向卷组中添加新的物理卷，增加卷组的总容量。扩展卷组使用vgreduce命令从卷组中移除物理卷，释放存储资源。删除物理卷LVM管理命令04磁盘管理实践在虚拟机中添加新硬盘，确保硬盘被系统识别。添加硬盘分区与格式化挂载与自动挂载将新分区挂载到指定目录，并通过编辑/etc/fstab文件实现自动挂载。使用fdisk或parted对新硬盘进行分区，创建主分区并格式化为EXT4文件系统。主分区扩容01创建扩展分区使用fdisk创建扩展分区，并在扩展分区中创建多个逻辑分区。02格式化与挂载对逻辑分区进行格式化，并手动挂载到指定目录，确保分区可以正常使用。扩展分区扩容创建物理卷在指定的分区上创建物理卷，为LVM提供存储基础。创建卷组将物理卷组合成卷组，形成一个统一的存储空间。创建逻辑卷在卷组中创建逻辑卷，并格式化为EXT4文件系统，挂载到指定目录。动态调整使用LVM命令动态调整逻辑卷的大小，实现存储空间的灵活管理。LVM应用05规则与约定在进行磁盘管理操作前，必须备份所有重要数据，确保数据安全。数据备份02使用稳定可靠的分区和LVM管理工具，避免使用未经验证的工具。使用可靠工具01数据备份与安全性01了解布局深入了解当前磁盘的分区和LVM布局，包括主分区、扩展分区和逻辑分区/卷的位置、大小和用途。02熟悉结构对于LVM，应熟悉物理卷、卷组和逻辑卷的层次结构和关系。分区与LVM布局了解在进行分区扩容或LVM逻辑卷管理时，操作应谨慎，避免误删除或修改重要分区或逻辑卷。谨慎操作分区扩容后，必须使用相应的工具同步文件系统大小；LVM逻辑卷调整后，确保文件系统或数据适应新的逻辑卷大小。同步文件系统谨慎操作与同步01挂载点、分区在同一时间只能挂载一次。用作挂载点的目录，建议为空白目录。卸载时，工作目录不能为当前挂载点目录。挂载点规则02对于需要自动挂载的分区或逻辑卷，确保在/etc/fstab中正确配置挂载信息。自动挂载配置03完成操作后，使用监控工具检查分区和LVM的状态，确保操作成功且系统正常运行。状态监控自动挂载与监控权限管理执行磁盘管理操作的用户应具备适当的权限和授权。操作记录记录重要的磁盘管理操作，包括操作内容、时间、结果等，以便于后续审计和参考。文档更新更新或编写相关的操作文档，为其他管理员提供指导和参考。010203权限、记录与文档06知识拓展：RAID技术RAID0是一种没有数据备份的“快速存储法”，把数据分散存到多个磁盘上，读写速度快，但安全性不高。RAID1是“镜像存储”，每个磁盘都有一个备份，数据安全性高，但磁盘利用率低。RAID0RAID5RAID6RAID1RAID6在RAID5的基础上增加了第二种分布式奇偶校验码，即使两个磁盘同时出故障，也能恢复数据。RAID5结合了数据分散存储和分布式奇偶校验，读写速度快，数据安全，适用于性能和安全平衡的场景。RAID概念与级别数据可靠性RAID提供数据备份策略，降低数据丢失风险。01性能提升RAID并行读写能力，提高数据读写速度。0