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什么是磁盤分區與邏輯卷管理

汽車電子技術 ? 來源:碼農與軟件時代 ? 作者:碼農與軟件時代 ? 2023-02-20 15:48 ? 次閱讀
一、磁盤分區

(一)概述

原始磁盤需要經過那些操作才能存取數據?

原始磁盤的形態是一個光滑的盤體;
需要將盤體劃分出柱面和磁道,然后將磁道劃分為多個扇區,稱為“低級格式化”;
為了有效組織磁盤和提高I\\O效率,還需要進行“分區”;
此時,磁盤還不能存儲數據,還需要對每一分區中的扇區進行邏輯編號,并建立數據結構和磁盤數據的管理方式,稱為“高級格式化”,本質上是在分區上確定了文件系統,便可以進行數據存儲了。

如果把原始磁盤比作待開發的地塊
那么,
“低級格式化”相當于在該地塊上修建了道路和房屋;
“分區”相當于根據地理區域劃分不同的小區;
“高級格式化”相當于將小區內的房屋進行標記。

Windows操作系統,分區、格式化之后,就可以建目錄存儲文件了。
Linux操作系統則與Windows相反,需要先虛擬一個根目錄,再將磁盤掛載到根目錄。

(二)實踐

1. 查看當前分區情況:

工具fdisk:用于Linux的磁盤分區表操作
root@linux:~# fdisk -l
Disk /dev/vda: 40 GiB, 42949672960 bytes, 83886080 sectors
# 磁盤大小為 40G
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: EC404E4B-BF45-4DEE-8D63-3D59FBB9C44E


Device      Start      End  Sectors  Size Type
/dev/vda1  227328 41943006 41715679 19.9G Linux filesystem 
/dev/vda14   2048    10239     8192    4M BIOS boot
/dev/vda15  10240   227327   217088  106M EFI System
# 磁盤分區約為20G,還有20G的空間未使用
Partition table entries are not in disk order.
2. 創建新分區
root@linux:~# fdisk /dev/vda
Welcome to fdisk (util-linux 2.31.1).
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.
Command (m for help): p # 列出磁盤分區表 
Disk /dev/vda: 40 GiB, 42949672960 bytes, 83886080 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: EC404E4B-BF45-4DEE-8D63-3D59FBB9C44E


Device      Start      End  Sectors  Size Type
/dev/vda1  227328 41943006 41715679 19.9G Linux filesystem
/dev/vda14   2048    10239     8192    4M BIOS boot
/dev/vda15  10240   227327   217088  106M EFI System


Partition table entries are not in disk order.


Command (m for help): n # 創建新分區
Partition number (2-13,16-128, default 2): # 默認回車
First sector (41943007-83886046, default 41943040): # 默認回車
Last sector, +sectors or +size{K,M,G,T,P} (41943040-83886046, default 83886046): +10G # 使用size方式定義10G大小


Created a new partition 2 of type 'Linux filesystem' and of size 10 GiB.


Command (m for help): p
Disk /dev/vda: 40 GiB, 42949672960 bytes, 83886080 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: EC404E4B-BF45-4DEE-8D63-3D59FBB9C44E


Device        Start      End  Sectors  Size Type
/dev/vda1    227328 41943006 41715679 19.9G Linux filesystem
/dev/vda2  41943040 62914559 20971520   10G Linux filesystem
/dev/vda14     2048    10239     8192    4M BIOS boot
/dev/vda15    10240   227327   217088  106M EFI System


Partition table entries are not in disk order.


Command (m for help): w # 保存、退出
The partition table has been altered.
Syncing disks.
3. 查看新創建分區
root@linux:~# lsblk
NAME    MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
vda     252:0    0   40G  0 disk 
├─vda1  252:1    0 19.9G  0 part /
├─vda2  252:2    0   10G  0 part 
├─vda14 252:14   0    4M  0 part 
└─vda15 252:15   0  106M  0 part /boot/efi
4. 格式化

命令mkfs(make file system):在特定的分區上建立linux文件系統。
root@linux:~# mkfs # 兩次鍵入Tab,則可展示支持的文件類型
mkfs         mkfs.btrfs   mkfs.ext2    mkfs.ext4    mkfs.minix   mkfs.ntfs    mkfs.xfs     
mkfs.bfs     mkfs.cramfs  mkfs.ext3    mkfs.fat     mkfs.msdos   mkfs.vfat    
root@linux:~# mkfs.ext3 /dev/vda2 # 在新分區創建ext3的文件系統
mke2fs 1.44.1 (24-Mar-2018)
Creating filesystem with 2621440 4k blocks and 655360 inodes
Filesystem UUID: 0e6a8449-acbf-4428-a5d7-b67b4535b844
Superblock backups stored on blocks: 
  32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632


Allocating group tables: done                            
Writing inode tables: done                            
Creating journal (16384 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
5. 掛載

命令mount:用來掛載文件系統。
root@linux:~# mkdir /test2
root@linux:~# mount /dev/vda2 /test2/ 
root@linux:~# ls /test2/
lost+found
6. 查看分區掛載點及文件類型
root@linux:~# df -T
Filesystem     Type     1K-blocks    Used Available Use% Mounted on
udev           devtmpfs   1007416       0   1007416   0% /dev
tmpfs          tmpfs       204092     776    203316   1% /run
/dev/vda1      ext4      20145724 3279936  16849404  17% /
tmpfs          tmpfs      1020448       0   1020448   0% /dev/shm
tmpfs          tmpfs         5120       0      5120   0% /run/lock
tmpfs          tmpfs      1020448       0   1020448   0% /sys/fs/cgroup
/dev/vda15     vfat        106858    3668    103190   4% /boot/efi
tmpfs          tmpfs       204088       8    204080   1% /run/user/1001
/dev/vda2      ext3      10255672   23096   9708288   1% /test2
二、邏輯卷管理

(一)概述

邏輯卷管理也就是LVM(Logical Volume  Manager),位于磁盤和操作系統之間,將一個或多個磁盤分區(PV)虛擬為一個卷組(VG),并在VG上面劃分一些邏輯卷(LV)。邏輯卷可再進行格式化、掛載,并且邏輯卷可以動態伸縮。

也就是從物理磁盤或分區開始,經過PV--VG--LV(形成邏輯卷)之后,將邏輯卷看成新的磁盤進行分區、格式化并掛載,供主機使用。


(二)實踐

使用lsblk命令查看系統的磁盤使用情況(lsblk--list block);
使用fdisk命令進行分區;
使用pvcreate創建物理卷,
使用vgcreate創建卷組;
使用lvcreate創建邏輯卷。

1. 創建新分區vda3
root@linux:~# fdisk /dev/vda


Welcome to fdisk (util-linux 2.31.1).
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.




Command (m for help): n
Partition number (3-13,16-128, default 3): 
First sector (62914560-83886046, default 62914560): 
Last sector, +sectors or +size{K,M,G,T,P} (62914560-83886046, default 83886046): +8G


Created a new partition 3 of type 'Linux filesystem' and of size 8 GiB.


Command (m for help): p
Disk /dev/vda: 40 GiB, 42949672960 bytes, 83886080 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: EC404E4B-BF45-4DEE-8D63-3D59FBB9C44E


Device        Start      End  Sectors  Size Type
/dev/vda1    227328 41943006 41715679 19.9G Linux filesystem
/dev/vda2  41943040 62914559 20971520   10G Linux filesystem
/dev/vda3  62914560 79691775 16777216    8G Linux filesystem
/dev/vda14     2048    10239     8192    4M BIOS boot
/dev/vda15    10240   227327   217088  106M EFI System


Partition table entries are not in disk order.


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


Syncing disks.


2. 創建物理卷

命令pvcreate:用于將物理硬盤分區初始化為物理卷。
root@linux:~# pvcreate /dev/vda3
  Physical volume "/dev/vda3" successfully created.
root@linux:~# pvdisplay /dev/vda3
  "/dev/vda3" is a new physical volume of "8.00 GiB"
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/vda3
  VG Name               
  PV Size               8.00 GiB
  Allocatable           NO
  PE Size               0   
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               ke8k0X-RgZL-Fejo-1AVO-fPPO-hhEP-WVb79K
3. 創建卷組

命令vgcreate:用于創建LVM卷組(Volume Group),將多個物理卷組織成一個整體,屏蔽底層物理卷細節。
root@linux:~# vgcreate vgtest /dev/vda3
  Volume group "vgtest" successfully created
root@linux:~# vgdisplay vg0
  Volume group "vg0" not found
  Cannot process volume group vg0
root@linux:~# vgdisplay vgtest
  --- Volume group ---
  VG Name               vgtest
  System ID             
  Format                lvm2
  Metadata Areas        1
  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                1
  Act PV                1
  VG Size               <8.00 GiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              2047
  Alloc PE / Size       0 / 0   
  Free  PE / Size       2047 / <8.00 GiB
  VG UUID               2TM5qM-9fUR-xTTU-55Nq-nYZE-ATYg-SjQQ6y
4. 創建邏輯卷

命令lvcreate:創建LVM的邏輯卷。
root@linux:~# lvcreate -L 200M -n lv0 vgtest
  Logical volume "lv0" created.


5. 管理邏輯卷


# 查看物理卷信息
root@linux:~# pvs
  PV         VG     Fmt  Attr PSize  PFree
  /dev/vda3  vgtest lvm2 a--  <8.00g 7.80g


# 查看卷組信息
root@linux:~# vgs
  VG     #PV #LV #SN Attr   VSize  VFree
  vgtest   1   1   0 wz--n- <8.00g 7.80g


# 增加邏輯卷空間
root@linux:~# lvextend -L +100M /dev/vgtest/lv0
  Size of logical volume vgtest/lv0 changed from 200.00 MiB (50 extents) to 300.00 MiB (75 extents).
  Logical volume vgtest/lv0 successfully resized.


# 查詢邏輯卷大小
root@linux:~# lvs /dev/vgtest/lv0
  LV   VG     Attr       LSize   Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convert
  lv0  vgtest -wi-a----- 300.00m                                                    
root@linux:~#
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