Day02 磁盘管理和文件管理

1. 磁盘分区和格式化

1.1 Linux磁盘分区和表示方法

三种磁盘类型：

主分区：可以直接进行使用，已经分配了空间，编号从1~4。
扩展分区：也是主分区，但不能直接使用，相当与存在未分配空间的容器。
逻辑分区：在拓展分区下创建，逻辑分区的数据不受主引导扇区的限制，（eg:STAT和SCSI接口类型的磁盘在linux中最多创建12个），编号从5开始。

编号的设定原因：在主引导扇区(MBR)中，用来存放扇区信息的大小为64字节，而每一个分区要占用的大小为16字节，所以一个磁盘最多有4个分区，编号从1~4，则逻辑分区从5开始。

表示方法：

硬盘：对于SATA和SCSI接口的磁盘，以sdx来命名磁盘，x可以为a,b,c,d...，分别代表第 $1，2，3，4...$ 块磁盘。
分区：以磁盘设备文件名为基础，后面添加上分区对应的数字序号。eg:sda1:代表第一块磁盘的第一个分区，sda2:代表第一块磁盘的第二个分区。

1.2 Linux的文件系统

windows中常用的的文件系统:

特性	FAT32	NTFS（目前主流）
最大文件大小	4GB	16EB
最大分区大小	32GB(实际2TB)	256TB(windows限制)
兼容性	跨平台	windows最好
安全行	较差，无权限管理	可以进行加密，或者日志记录
使用场景	u盘，旧设备	固态，机械硬盘

linux中常用的文件系统：

特性	ext4	XFS
最大文件大小	16TB	8EB
使用的场景	通用	大文件/高并发

我们可以通过命令来查看当前系统中可以使用的文件系统类型：

>sudo cat /etc/filesystems
其中iso9660是光盘类型的文件，同时还存在一种特殊类型的文件系统，swap文件系统专门给swap分区使用，一般设置成虚拟机物理内存2倍，当我们安装linux系统，如果是系统自动分区，则会自动的创建swap分区。

1.3 查看分区信息

fdisk -l

Boot:表示是否为引导块，为*,则代表为引导分区
Start:扇区的起始位置
End:扇区的终止位置
Blocks:扇区的空间大小
ID:扇区对应的编号，其中83代表为XFS分区，8e代表LVM分区，82代表交换分区。
System:对应的文件系统，Linux是XFS文件系统，Linux LVM是逻辑卷。

1. 4磁盘的创建和与格式化

1.4.1 创建

1.4.2 fdisk进行分区

根据上面所学的知识，我们应该可以猜到进行磁盘分区的命令：

sudo fdisk /dev/sdb   #我们需要对第二块磁盘进行分区

常用的一些参数：

⭐️实验测试：创建一个主分区，一个拓展分区，一个逻辑分区。

查看是否分区成功：

先看在磁盘分区保存后的情况。
在判断系统内核是否已经识别到新的磁盘分区
cat /proc/partitions

1.4.3 格式化

利用mkfs命令来个磁盘分区进行格式化，需要注意的是在格式化时会将所有的数据进行擦除。

使用语法：

mkfs -t 文件系统类型 磁盘分区文件名

将sdb1格式化成ext4文件系统

mkfs -t ext4 /dev/sdb1

将sdb5格式化成xfs文件系统

mkfs -t xfs /dev/sdb5

2.临时挂载

我们知道在Linux中一个皆文件，所以当我们需要对新的磁盘分区进行访问时，需要将将其挂载到某个目录上，通过这个目录来访问磁盘中的数据。
/和/boot系统会自动的对磁盘分区进行挂载，而在其他的目录下则需要手动的进行挂载。
Linux中存在两个默认的挂载点，/media:用来实现自动挂载的，/mnt：用来实现手动的挂载。

使用语法：

mount [-t 文件类型] 设备文件名 挂载点    #进行挂载
unmount  挂载点					#取消挂载

注意事项：作为挂载点的目录，会自动的隐藏起来，则无法进行查看，所以最好创建空目录来作为挂载点

流程：先挂载到/home下，查看文件信息，在卸载，再查看文件信息

2.1 挂载测试

2.1.1 挂载硬盘

我们在/mnt下创建一个目录为/test来作为挂载点。

查看系统中已经挂载的设备: df
-h : 人性化显示，eg:100MB,100Gb等
-T :显示挂载信息

2.1.2 挂载光驱、u盘和iso文件

我们将/dev/cdrom挂载到/mnt/cdrom上

挂载u盘和iso文件都是类似的方法，但iso文件在挂载时要添加参数

mount -o loop iso文件  # 挂载iso文件

3. 卸载

通过卸载挂载点目录的位置来进行卸载即可。

umont /mnt/cdrom       #卸载光驱所在的挂载点目录

注意事项：当我们在进行卸载时，可能会经常遇到如下的报错：

翻译过来就是设被处于忙碌的状态，可能的原因有进程正在使用文件，或者你处在挂载目录下，进行卸载。解决方法就是kill使用该问文件的进程，或者退出当前目录下即可。

4.永久的进行挂载

我们需要注意的是在Linux一般通过命令来进行设置的选项都是临时的，想要永久的进行保存，就要通过文件来进行修改。挂载相关的文件是/etc/fstab(file system table)文件系统表。

正方形框起来的一个部分为一个字段，一共有6个字段，从左往右分别为

挂载的设备名称：可以用UUID或者文件设备名
挂载点目录
文件系统的类型
挂载选项：一般设置成defalts
存储设备是否需要进行dump配备：0为不要，1为要。
系统启动后是否进行自动检测和检测的顺序： 0代表不检测，1代表先检测，然后在2，若存在多个需要检测的分区，则都设置成2.

4.1 永久挂载测试

**流程：**将sdb1和sdb5进行挂载，挂载完毕后重新启动虚拟机，再查看挂载是否成功。

1.查看设备文件的id

>sudo /blkid  设备文件名

2.修改/etc/fstab

3.重新运行配置文件并查看

>mount -a  #默认情况下修改了/etc/fstab 是要重启才能生效的，但是也可以用该命令让器立即生效，（-a all:会自动的检测/etc/fstab中未必挂载的磁盘，从而实现挂载。）

5. 磁盘配额

5.1 基本概念

磁盘配额主要是针对用户和用户组来进行设置的，只在指定的文件系统内有效。常见的两方面的限制为磁盘容量和文件个数。

磁盘容量以kb为单位，限制用户所用的磁盘容量的大小。
文件个数，限制用户所能创建的文件个数。

其中又存在软限制和硬限制：

软限制：宽限期（默认7天，可以修改）内可以短暂的超出限制，但是会发出警告。
硬限制：不存在宽限期，超出限制，禁止写入同时发出警告。

5.2 设置配额

注意事项：

在进行配额之前一定要先查看是否将SELINUX关闭，这个一种内核安全模块，会限制用户的访问范围，此时会导致用户无法进行添加的磁盘进行配额设置。
查看当前Selinux的状态
sestatus
修改对应的配置文件
vim /etc/selinux/config
重启然后再查看状态

生成配额文件

>quotacheck -acug 
>-a :检测/etc/fstab下所有启动配额的文件系统,添加了a选项，则不用再在后面添加分区
>-c :强制创建新的配额文件（覆盖）
>-u/-g :检测用户/用户组配额
>-v	:详细的执行过程

编辑配置文件
>edquota -u 用户名
>-u 用户名：用来对用户进行配额
>-g 用户组名：用来对用户组进行配额，注意当存在多个用户组是，只对第一个用户组生效。
会跳转到如下界面
- 参数1：分区名
- 参数2：磁盘空间大小
- 参数3：软限制的大小，默认为KB
- 参数4：硬限制的大小，默认为KB
- 参数5：文件的个数
- 参数6: 软限制的文件的个数
- 参数7：硬限制的文件的个数

启动配额文件

>sudo quotaon -augv
>-a :检测/etc/fstab下所有启动配额的文件系统,添加了a选项，则不用再在后面添加分区
>-u/-g :检测用户/用户组配额
>-v	:详细的执行过程

5.3 测试配额

我们在上面设置了磁盘的硬限制为100MB,文件个数的软限制为2，硬限制为3.

⭐️生成指定大小的文件：

通过dd命令来生成，dd的作用是用来数据备份和迁移的。
语法：
>dd if=文件路径 of=文件路径 bs=1000  count=100 #生成100MB的文件
if：input file
of: output file
bs: (block size)磁盘块的大小，单位为kb
count: 磁盘块的个数

生成60MB大小的文件

编辑user1的配额文件，同时将这100MB的文件多次的复制到/mnt/test下查看结果

user1的配置文件：

edquota -u user1

切换到user1用户,并移动文件,这里的rubush是自己创建的一个目录
cp /rubush/smallfile s1

5.4 查看用户或分区的信息

语法

用法1：针对用户

quota -u/g  用户名/用户组名
-v: 详细信息
-s : 人类习惯的单位，eg:`MB`

用法2：针对分区

repquota 
-a :检查`/etc/fstab`中的所有挂载了的分区
-u 用户名 ：单个用户
-g 用户组名 ：单个用户组
-v :详细信息
-s :人类习惯的方式

6. LVM（逻辑卷管理）

LVM：（Logic Volume Manage)逻辑卷管理。建立在物理磁盘和分区之间的逻辑层。最大的特点是可以动态的对磁盘进行管理。因为在传统的磁盘管理上，想要进行对容量进行改变，只能先初始化磁盘，在进行改变。而

LVM则不需要。

6.1 四大组成部件

PV（physical volum):物理卷：处理逻辑卷管理的最顶层，可以为物理分区，或物理磁盘，或者为raid。
VG（volume grop）:卷组：建立在物理卷之上，卷组中最少要存在一个物理卷，当卷组创建后能够动态的
添加删除物理卷。
LV（logic volum）:逻辑卷：建立在卷组之上，把卷组中未进行使用的空间来分配给逻辑卷，逻辑卷创建后也可以进行动态的添加和删除容量。同时一个LV可以来自一块分区，也可能来自多块分区。但是要注意一个逻辑卷是不能来自多个卷组的。
PE（physical extent）:物理块，LVM的最小存储单位，默认为 $4MB$ .

拓展知识点：

磁盘的最小存储单位：sector(扇区)，默认大小为 $0.5kB$
文件系统的最小存储单位：block(块),默认大小为 $4KB$

结构图：

6.2 常用的LVM命令

功能	PV	VG	LV
display(产看详细信息)	pvdisplay	vgdisplay	lvdisplay
create(创建)	pvcreate	vgcreate	lvcreate
scan(扫描)	pvscan	vgscan	lvscan
remove(移除)	pvremove	vgremove	lvremove
extend(拓展)		vgextend	lvextend
reduce(减少)		vgreduce	lvreduce

6.3 项目测试

**目标：**将/dev/sdb5和/dev/sdb6合并成卷组vg0,在将vg0分成逻辑卷lv0和lv1,在利用/dev/sdb7对逻辑卷lv0进行增加容量。

查看当前的磁盘信息
sudo fdisk -l

创建物理卷

sudo pvcreate /dev/sdb5
sudo pvcreate /dev/sdb6
sudo pvcreate /dev/sdb7

创建卷组

语法：

vgcreate [选项] 卷组名 物理卷
选项：
-s PE: 执行物理块的大小，默认为4KB,一般不进行修改

sudo vgcreate vg0 /dev/sdb5 /dev/sdb6

创建逻辑卷

语法：

lvcreate [选项] 逻辑卷大小 [-n 逻辑卷名称] 卷组名
选项：
-L :大小
-l :指定PE的个数来进行创建，一般不用
-n :逻辑卷名称

sudo lvcreate -L +600M -n lv1 vg0
sudo lvcreate -L +500M -n lv2 vg0

格式化逻辑卷，并进行永久的挂载
之前学习过了如何格式化和挂载，就不再演示。但是存在一个问题需要注意。

对lv1进行增加200MB的容量

先查看vg0的容量情况：

先对卷组进行扩容

语法：

sudo vgextend 卷组名 物理卷

sudo vgextend /vg0 /dev/sdb7   #将sdb7添加到vg0中
sudo vgdisplay                 #产看卷组情况

在对逻辑卷进行扩容

语法：

sudo lvextend [选项] [ 逻辑卷名] 
选项：
-L :大小
-l :指定PE的个数来进行创建，一般不用
-n :逻辑卷名称

sudo lvextend -L +200M /dev/vg0/lv1

由于文件系统在扩容后无法进行识别，需要对文件系统进行扩容
对于ext4文件系统：
sudo resize2fs /dev/vg0/lv1
对于xfs文件系统：
sudo xfs_growfs