Linux基础笔记18 | 磁盘分区管理

fdisk 分区工具

fdisk 这个古老的软件并不认识 GPT ，所以 fdisk 只支持 MBR 的分区模式，且磁盘小于2T，大于了就不能使用 fdisk 进行分区了

新磁盘的分区

_{一块新加的磁盘的分区方式}

检查系统中需要分区的磁盘

fdisk -l

对新磁盘进行磁盘分区

fdisk /dev/sdb

进入交互式分区界面

键入 m 获取帮助信息

常用的命令选项

• d：删除一个分区
• n：添加一个新分区
• q：退出而不保存更改
• w：将分区表写入磁盘并退出
• m：打印帮助菜单
• p：打印分区表信息
• v：验证分区表

分区过程

命令(输入 m 获取帮助)：n										# n：新建一个分区
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): p										# p：分区类型是主分区
分区号 (1-4，默认 1)：1									 # 选择分区号
起始 扇区 (2048-104857599，默认为 2048)：					# 起始扇区（默认就好）
将使用默认值 2048
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (2048-104857599，默认为 104857599)：+10G	# 分区大小
分区 1 已设置为 Linux 类型，大小设为 10 GiB

命令(输入 m 获取帮助)：w							# 写入磁盘并退出
The partition table has been altered!

Calling ioctl() to re-read partition table.
正在同步磁盘。
[root@vm10 ~]#

查看新建的分区

fdisk -l

格式化新建的分区

mkfs.xfs /dev/sdb1 或者mkfs.ext4 /dev/sdb1 不同文件系统类型（正常来说不应该加 -f ，-f 意思是强制覆盖现有的文件系统）

最后挂载使用

mount /dev/sdb1 /home/ceshi/：将分区 sdb1 挂载在 /home/ceshi 目录下

以上就是完整的一个新磁盘从分区到被系统使用的一个参考过程!

原有磁盘基础上分区

有时候会遇到有些磁盘还剩一点空间，需要在原来基础上增加分区，具体可以参考以下分区流程

确定待增加分区的磁盘信息

fdisk -l

进入分区交互界面

接着分新的分区即可

[root@vm10 home]# fdisk /dev/sdb
欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2)。

更改将停留在内存中，直到您决定将更改写入磁盘。
使用写入命令前请三思。


命令(输入 m 获取帮助)：n											# 键入 n
Partition type:
   p   primary (1 primary, 0 extended, 3 free)						# 键入 p
   e   extended
Select (default p): p
分区号 (2-4，默认 2)：										# 默认回车就行
起始 扇区 (20973568-104857599，默认为 20973568)：			# 默认回车就行
将使用默认值 20973568
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (20973568-104857599，默认为 104857599)：+10G	# 设置分区大小
分区 2 已设置为 Linux 类型，大小设为 10 GiB

命令(输入 m 获取帮助)：w						# 写入磁盘
The partition table has been altered!

Calling ioctl() to re-read partition table.

WARNING: Re-reading the partition table failed with error 16: 设备或资源忙.		# 有报错
The kernel still uses the old table. The new table will be used at
the next reboot or after you run partprobe(8) or kpartx(8)
正在同步磁盘。
[root@vm10 home]#
[root@vm10 home]# partprobe /dev/sdb

如遇到以上报错信息可通过partprobe /dev/sdb解决

partprobe 命令用于重读分区表，将磁盘分区表变化信息通知内核，请求操作系统重新加载分区表。

查看新的分区信息

fdisk -l

再格式化成对应的文件系统，挂载使用就行

df -h

逻辑分区的参考

按照我们之前说的，MBR 方式的分区最多支持4个分区，如何进行更多分区操作呢？

先看下 “p+p+p+p” 情况下继续分区的情况

提示如果要创建4个以上的分区，必须使用一个扩展分区类型

我们删除一个主分区，创建一个扩展分区，通过扩展分区创建出逻辑分区

命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
   p   primary (3 primary, 0 extended, 1 free)
   e   extended
Select (default e): e										## 键入 e 创建出一个扩展分区
已选择分区 4
起始 扇区 (62916608-104857599，默认为 62916608)：
将使用默认值 62916608
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (62916608-104857599，默认为 104857599)：+10G	# 设置扩展分区大小
分区 4 已设置为 Extended 类型，大小设为 10 GiB

命令(输入 m 获取帮助)：n					## 再次创建新分区，这个时候就是逻辑分区了
All primary partitions are in use
添加逻辑分区 5
起始 扇区 (62918656-83888127，默认为 62918656)：
将使用默认值 62918656
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (62918656-83888127，默认为 83888127)：+5G	## ；逻辑分区大小不超过扩展分区
分区 5 已设置为 Linux 类型，大小设为 5 GiB

命令(输入 m 获取帮助)：w
The partition table has been altered!

Calling ioctl() to re-read partition table.

WARNING: Re-reading the partition table failed with error 16: 设备或资源忙.
The kernel still uses the old table. The new table will be used at
the next reboot or after you run partprobe(8) or kpartx(8)
正在同步磁盘。
[root@vm10 home]# partprobe /dev/sdb

实验以下扩展分区大小是否限制了逻辑分区大小

确实是和扩展分区大小相关联的

基于命令行非交互式创建分区方法

方法参考：

Linux管理文件系统(2)：分区和创建文件系统 | 骏马金龙 (junmajinlong.com)

基于表述输出和管道传输

现在对一块完整的磁盘进行演示

echo -e "n\np\n1\n\n+10G\nw"|fdisk /dev/sdb

• \n：换行，所以基于命令行的分区方式很简单的
• 新建分区–分区类型为主分区–分区号是1–起始扇区回车选择默认–分区大小是10G–保存更改信息

[root@vm10 home]# echo -e "n\np\n1\n\n+10G\nw"|fdisk /dev/sdb
欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2)。

更改将停留在内存中，直到您决定将更改写入磁盘。
使用写入命令前请三思。


命令(输入 m 获取帮助)：Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): 分区号 (1-4，默认 1)：起始 扇区 (2048-104857599，默认为 2048)：将使用默认值 2048
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (2048-104857599，默认为 104857599)：分区 1 已设置为 Linux 类型，大小设为 10 GiB

命令(输入 m 获取帮助)：The partition table has been altered!

Calling ioctl() to re-read partition table.
正在同步磁盘。
[root@vm10 home]#

parted 分区工具

为了能支持大于2T的磁盘空间，需要使用 GPT 格式进行分区，需要用到 parted 工具了

• parted 工具，每一步操作都是直接写入磁盘的，不同于 fdisk 和 gdisk 需要从内存的结果保存到磁盘中

新磁盘下的分区

进入 parted 分区界面

parted /dev/sdb

键入”help“查看帮助

进行分区操作

(parted) mklabel			## 设置分区类型为 gpt
新的磁盘标签类型？ gpt			
警告: The existing disk label on /dev/sdb will be destroyed and all data on this disk will be lost. Do you want
to continue?
是/Yes/否/No? yes
(parted) mkpart				## 开始分区
分区名称？  []? p			## 分区类型
文件系统类型？  [ext2]? xfs	## 文件系统类型
起始点？ 1				## 磁盘的1M开始分区，默认单位是1M
结束点？ 10G			## 到10GB的位置截至
(parted)
(parted) q				## 退出
信息: You may need to update /etc/fstab.

查看分区后的信息

格式化后挂载文件系统使用

mkfs.xfs -f /dev/sdb1
mount /dev/sdb1 /home/ceshi

原有磁盘下继续分区

进入交互式中

parted /dev/sdb

键入 print 打印分区信息

分区过程

(parted) print
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 53.7GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags:

Number  Start   End     Size    File system  Name  标志
 1      1049kB  10.0GB  9999MB  xfs          p

(parted) mkpart								## 开始分区
分区名称？  []? p							## 分区类型
文件系统类型？  [ext2]? xfs					## 文件系统
起始点？ 10000								## 起始点：上一个分区下一个点
结束点？ 20G							## 空间大小
(parted) print								## 打印分区表
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 53.7GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags:

Number  Start   End     Size    File system  Name  标志
 1      1049kB  10.0GB  9999MB  xfs          p
 2      10.0GB  20.0GB  9999MB               p

(parted)

格式化后挂载使用

mkfs.xfs -f /dev/sdb2
mount /dev/sdb2 /home/ceshi1

多个分区的实验

来看看 gpt 下能够分区的数量

重复上面的操作进行分区操作，可以看到我分出来了很多很多主分区，基本不受限制了

基于命令行非交互式创建分区

一次只能一个动作

parted /dev/sdb mklabel gpt
parted /dev/sdb mkpart p xfs 1 10G
parted /dev/sdb mkpart p xfs 10G 20G

LVM 磁盘分区管理

LVM 相关概念与实现机制

Logical Volume Manager：LVM ，弹性分区，随时随地对分区进行扩缩容

• 大多数发行版都会内置这个东西
• 基于内核的一种逻辑卷管理器
• 适用于管理大存储设备

相关概念

1. PV：Physical Volume 物理卷

   • 磁盘分区后还未格式化成文件系统的时候可以通过 pvcreate 命令创建为 pv
   • pv 要求分区的 system ID为 8e，即 LVM 格式的系统标识符

   

2. VG：Volume Group 卷组

   • 多个 PV 组合起来，通过 vgcreate 命令创建成卷组
   • 创建 VG 的时候，会将所有空间按照指定大小的 PE 划分为很多个 PE
   • LVM 模式下的存储都是以 PE 为单元

3. PE：Physical Extend

   • 数据都是存储的地方

4. LV：Logical Volume

   • VG 中有很多 PE 单元，可以指定多少个 PE 或者大小来再次划分，划分后统称为 LV，LV 就相当于划分了分区了，对 LV 在进行文件系统格式化就可以拿来使用了

5. LE：logical extent

   • LV 中的逻辑存储单元，和 PE 大小是一样的，从 VG 中划分 LV，就是分配 PE 单元，只不过划分 LV 后，PE 就被称之为 LE 了

实现机制

• 一个简单的图解

• LV 中的 PE 可能来自多个 PV，在向 LV 写入数据时候，分几种机制
  • 线性模式：先写完来自于同一个PV 的 PE，再写来自下一个 PV 的 PE
  • 条带模式：一份数据拆分成多份，分别写入该 LV 对应的每个 PV 中，读写性能好
  • 默认使用的线性模式，因为扩缩容方便，LVM 最有用的也就是动态扩缩容

LVM 相关命令解析

PV

[root@vm10 home]# pvdisplay
  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/sda2
  VG Name               centos
  PV Size               <19.00 GiB / not usable 3.00 MiB
  Allocatable           yes (but full)
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              4863
  Free PE               0
  Allocated PE          4863
  PV UUID               LeNFHF-2miV-2oYy-KDxG-Y0JQ-V2eS-ldi1ny

  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/sda3
  VG Name               centos
  PV Size               80.00 GiB / not usable 4.00 MiB
  Allocatable           yes
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              20479
  Free PE               1279
  Allocated PE          19200
  PV UUID               7QUzi3-FbDr-m3ud-YYOn-7IFS-gCmk-3IVEDW

[root@vm10 home]# pvscan
  PV /dev/sda2   VG centos          lvm2 [<19.00 GiB / 0    free]
  PV /dev/sda3   VG centos          lvm2 [<80.00 GiB / <5.00 GiB free]
  Total: 2 [98.99 GiB] / in use: 2 [98.99 GiB] / in no VG: 0 [0   ]##PV 的总容量/已经使用的/未使用的
[root@vm10 home]# pvdisplay -m
  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/sda2
  VG Name               centos
  PV Size               <19.00 GiB / not usable 3.00 MiB
  Allocatable           yes (but full)
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              4863
  Free PE               0
  Allocated PE          4863
  PV UUID               LeNFHF-2miV-2oYy-KDxG-Y0JQ-V2eS-ldi1ny

  --- Physical Segments ---
  Physical extent 0 to 511:					## 0-511个PE在使用
    Logical volume      /dev/centos/swap
    Logical extents     0 to 511		  ## 该PE在LV中的第0个LE位置上，这个地方是用满了的
  Physical extent 512 to 4862:
    Logical volume      /dev/centos/root
    Logical extents     0 to 4350

  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/sda3
  VG Name               centos
  PV Size               80.00 GiB / not usable 4.00 MiB
  Allocatable           yes
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              20479
  Free PE               1279
  Allocated PE          19200
  PV UUID               7QUzi3-FbDr-m3ud-YYOn-7IFS-gCmk-3IVEDW

  --- Physical Segments ---
  Physical extent 0 to 19199:					## 0-19199个PE在使用
    Logical volume      /dev/centos/root
    Logical extents     4351 to 23550			## PE在第4351个LE位置上
  Physical extent 19200 to 20478:			## 19200-20478序号的PE没被使用
    FREE

[root@vm10 home]#

VG

• vgscan 搜寻有几个 vg 并显示 vg 的基本属性
• vgcreate 是创建 vg
• vgdisplay 是列出 vg 的详细信息
• vgremove 是删除整个v g
• vgextend 用于扩展 vg 即将 pv 添加到 vg 中
• vgreduce 是将 pv 移除出 vg
• vgchange 用于改变 vg 的属性，如修改 vg 的状态为激活状态或未激活状态

LV

LVM 分区过程参考

根据上述的命令操作方法，来进行一个 LVM 分区过程

查看需要进行分区的磁盘信息

fdisk -l

先使用 fdisk 进行标准化分区，不需要格式化

其中2个分区创建一个 PV

[root@vm10 home]# pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdb2
WARNING: xfs signature detected on /dev/sdb1 at offset 0. Wipe it? [y/n]: y
  Wiping xfs signature on /dev/sdb1.
WARNING: xfs signature detected on /dev/sdb2 at offset 0. Wipe it? [y/n]: y
  Wiping xfs signature on /dev/sdb2.
  Physical volume "/dev/sdb1" successfully created.
  Physical volume "/dev/sdb2" successfully created.
[root@vm10 home]#

创建一个测试 VG

[root@vm10 home]# vgcreate test_vg /dev/sdb{1,2}
  Volume group "test_vg" successfully created
[root@vm10 home]# vgdisplay test_vg
  --- Volume group ---
  VG Name               test_vg
  System ID
  Format                lvm2
  Metadata Areas        2
  Metadata Sequence No  1
  VG Access             read/write
  VG Status             resizable
  MAX LV                0
  Cur LV                0
  Open LV               0
  Max PV                0
  Cur PV                2
  Act PV                2
  VG Size               19.99 GiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              5118
  Alloc PE / Size       0 / 0
  Free  PE / Size       5118 / 19.99 GiB
  VG UUID               3YMuNV-Jxmr-rgdN-gl5z-YRRw-IGq1-gSiZqW

[root@vm10 home]#

创建 lv

[root@vm10 home]# lvcreate -n test_lv1 -L 1G test_vg	## -n指定lv名称 -L 指定大小 -l 指定PE数量
  Logical volume "test_lv1" created.
[root@vm10 home]# lvcreate -n test_lv2 -l 2000 test_vg
  Logical volume "test_lv2" created.
[root@vm10 home]# lvdisplay
  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/test_vg/test_lv1
  LV Name                test_lv1
  VG Name                test_vg
  LV UUID                1A2yQf-9Mr7-ri1Y-gzK4-oyj6-Nr4C-WEjQ43
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time vm10, 2022-09-08 15:08:47 +0800
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                1.00 GiB
  Current LE             256
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     8192
  Block device           253:2

  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/test_vg/test_lv2
  LV Name                test_lv2
  VG Name                test_vg
  LV UUID                OM2Jvm-uYDa-9LMH-8uhP-QVwo-vqF5-LUMK3E
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time vm10, 2022-09-08 15:09:18 +0800
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                7.81 GiB
  Current LE             2000
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     8192
  Block device           253:3

  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/centos/swap
  LV Name                swap
  VG Name                centos
  LV UUID                SGdwb8-TfNw-arTQ-ic4M-OwAB-1G68-PMYdBS
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time localhost.localdomain, 2022-07-20 13:57:18 +0800
  LV Status              available
  # open                 2
  LV Size                2.00 GiB
  Current LE             512
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     8192
  Block device           253:1

  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/centos/root
  LV Name                root
  VG Name                centos
  LV UUID                3GSliK-ZJFv-hKnR-756n-z1wR-bUfc-2c0tiU
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time localhost.localdomain, 2022-07-20 13:57:19 +0800
  LV Status              available
  # open                 1
  LV Size                <92.00 GiB
  Current LE             23551
  Segments               2
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     8192
  Block device           253:0

[root@vm10 home]#

格式化成文件系统并挂载使用

LVM 的扩容操作

扩容的实质

• 将 vg 中闲置的 PE 添加到 lv 中
• 没有闲置的 pe，可以添加 pv，将 pv 空间加入到 vg 中

实验操作1参考：vg 中还有未被使用的 pe

1. 查看 vg 中的使用情况：还有2862 个 pe 没有使用，大约11G大小

   

2. 直接将闲置的 pe 添加到 lv 中：-l 使用PE数量进行添加；-L 使用大小进行添加

   

3. 调整文件系统大小：is OK

   

实验操作2参考：vg 中没有可分配的 pe

1. 查看 vg 中的使用情况：用完了

   

2. 用完了我们就需要把额外的 pv 添加到 vg 当中去

   • 再利用分区出来的 sdb3 和sdb4 创建一个 pv

   

   • 创建 pv

   

   • 将创建好的 pv 添加到 vg 中

   

3. 再次查看 vg 的使用情况：有了闲置的 pe

   

4. 对 lv 进行添加后，重新调整文件系统大小：is ok

   

LVM 的缩容操作

理论来说，我们不考虑磁盘的缩容操作

• 只能用 ext4 的文件格式来演示
• xfs 的文件系统只能扩容，不能缩容，如果要缩容，就只能备份数据后，删掉重建 lv，再把数据恢复过去

我们先把之前的操作都撤销

_{其实也不必如此，就当练习了}

我们再来创建基于 ext4 类型的文件系统

查看 LVM 基本相关信息：我们要将 /dev/sdb4 的10G这个磁盘给缩容掉

先卸载设备

使用 resize2fs 收缩文件系统的容量为目标大小

缩容 lv

再次查看 PV 上的闲置 PE情况

闲置的 pe 分布在sdb3 和sdb4上，所以我们就可以直接直接移除sdb4的pv

从 vg 中移除 pv

再删除 pv 就可以了：又是一个正常的分区

验证一下缩容后的是否能够正常使用：is OK

LVM 中的 snapshot 快照技术

参考链接：使用LVM | 骏马金龙 (junmajinlong.com)

• 类似于软件的还原时间点功能
• 针对某一个lv逻辑卷操作
• 快照卷的大小应该尽量等同于 LV 逻辑卷的容量
• 功能仅一次有效，一旦被还原后则会自动立即删除

先看下LVM 中的 VG 信息

可以看到已经使用了2000个PE，大约7.8个G，还剩大约12个G

在挂载目录下准备文件

生成快照卷

• -L 参数指定切割大小

查看快照卷

模拟数据故障

挂载快照

问题处理：无法挂载这个磁盘（2个逻辑卷使用的UUID一样了,xfs文件系统不允许，加参数再挂载一下）

还原数据

可以从挂载点里面拷贝数据过去了，这就是最简单的使用方法了

合并快照的方式

1. 准备好测试数据

2. 做一下快照

3. 模拟故障

4. 卸载逻辑卷挂载点和快照卷

5. 合并快照（要确定卸载了挂载点）：合并以后就会删除快照

6. 重新挂载逻辑卷：被破坏的数据恢复了

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