前言

磁盘（disk）是指利用磁记录技术存储数据的存储器。磁盘是计算机主要的存储介质，可以存储大量的二进制数据，并且断电后也能保持数据不丢失。早期计算机使用的磁盘是软磁盘（soft disk，简称软盘），如今常用的磁盘是硬磁盘（hard disk，简称硬盘）。
文件系统是操作系统用于明确存储设备（常见的是磁盘，也有基于NAND Flash的固态硬盘）或分区上的文件的方法和数据结构；即在存储设备上组织文件的方法。

一：磁盘基础

硬盘（Hard Disk Driver，简称HDD）是计算机常用的存储设备之一。

1.1：磁盘结构

1.1.1：硬盘的物理结构

盘片：硬盘有多个盘片，每个盘片2面

磁头：每面一个磁头

1.1.2：硬盘的数据结构

扇区：盘面被分成多个扇形区域，每个扇区存放512个字节的数据

PS：硬盘的第一个扇区，叫做引导扇区

磁道：同一盘片不同半径的同心圆（当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道（Track））

柱面：不同盘片相同半径构成的圆柱面（在有多个盘片构成的盘组中，由不同盘片的面，但处于同一半径圆的多个磁道组成的一个圆柱面（Cylinder））

PS：固态硬盘：电子芯片存储，速度快，但是数据丢失无法恢复

​ 机械硬盘：磁道存储，速度一般，数据丢失有几率恢复

1.1.3：存储容量

硬盘存储容量=磁头数 x 磁道（柱面）数 x 每道扇区数 x 每扇区字节数

可以用柱面/磁头/扇区来确定唯一定位磁盘上每一个区域

用fdisk -l查看分区信息

1.1.4：硬盘的接口

硬盘按照数据接口不同，分为以下几种（接口速率不是实际硬盘数据传输的速度）

ATA（IDE（并口））：现在已经很少见到，逐渐被SATA所取代
SATA（串口）：全称是Serial ATA，抗干扰性强，支持热插热拔等功能，速度快，纠错能力强。
SCSI：全称是 Small Computer System Interface（小型机系统接口），SCSI硬盘广为工作站级个人电脑以及服务器所使用的，资料传输时CPU占用率较低，转速快，支持热插热拔等
SAS（Serial Attached SCSI）：是新一代的SCSI技术，和SATA硬盘相同，都是采取序列式技术以获得更高的传输速度，可达到6Gb/s

1.2：MBR与磁盘分区表示

1.2.1：MBR

MBR是主引导记录（Master Boot Record），位于硬盘第一个物理扇区处（引导扇区）
MBR中包含硬盘的主引导程序和硬盘分区表。分区表有4个分区记录区，每个分区记录区占16个字节
MBR最多四个分区，可创建逻辑分区

1.2.2磁盘分区的表示

常见的硬盘可以划分为主分区，扩展分区和逻辑分区，通常情况下主分区只有四个，而扩展分区可以看成是一个特殊的主分区类型，在扩展分区中可以建立逻辑分区。

主分区一般用来安装操作系统，扩展分区则多用来存储文件数据（不能直接存储数据，存储在逻辑分区上）。

Linux中将硬盘，分区等设备均表示为文件
硬盘：对于IDE接口的硬盘设备，表示为“hdX”形式的文件名。而对于SCSI接口的硬盘设备，则表示为“sdX”形式的文件名。其中"X"可以为a，b，c，d等字母序号。例如：将系统中的第一个IDE设备（硬盘）表示为“hda”，将第二个SCSI设备表示为“sdb”
分区：表示分区时，以硬盘设备的文件名作为基础，然后在后面添加该分区（主分区，扩展分区，逻辑分区）对应的数字序号即可。例如：第一个IDE硬盘中的第一个分区表示为"hda1"，第二个分区表示为"hda2"。第二个SCSI硬盘中的第三个分区表示为"sdb3"，第五个分区表示为"sdb5"
PS：硬盘中的主分区数目只有4个
因此主分区和扩展分区的序号也就限制在1-4
扩展分区再分为逻辑分区
逻辑分区的序号将始终从5开始

1.2.3：Linux系统中使用的文件系统类型

文件系统（File System）类型决定了向分区中存放，读取文件数据的方式和效率，在对分区进行格式化的时候需要选择所用的文件系统类型

在Windows操作系统中，经常使用的文件系统类型包括FAT32 , NTFS等格式

Linux系统中，主要使用以下几种格式

EXT4文件系统：

1.存放文件和目录数据的分区

2.高性能的日志型文件系统

3.CentOS 6系统中默认使用的文件系统

SWAP，交换文件系统

1.为Linux系统建立的交换分区

2.交换分区相当于虚拟内存，能够在一定程度上缓解物理内存不足的问题

3.一般建议将交换分区的大小设置为物理内存的1.5-2倍。

Linux支持的其它文件系统类型

1.FAT16 , FAT32 , NTFS

2.EXT4 M JFS …

XFS

1.开启了日志功能，即使发生宕机也不怕数据遭到破坏，可以根据日志记录在短时间内进行数据恢复。

2.高性能的日志文件系统，特别擅长处理大文件，可支持上百万T字节的存储空间

3.CentOS 7系统默认使用XFS文件系统

二：检测并确认新硬盘

在Linux服务器中，当现有硬盘的分区规划不能满足要求（例如，根分区的剩余空间过少，无法继续安装新的系统程序）时，就需要对硬盘中的分区进行重新规划和调整，有时候还需要添加新的硬盘设备来扩展存储空间

实现上述操作需要用到fdisk磁盘及分区管理工具，fdisk是大多数Linux系统中自带的基本工具之一。

分区对应的系统ID号中，83表示Linux中的EXT4分区，8e 表示LVM逻辑卷

2.1：fdisk 命令–查看或管理磁盘分区

在硬盘设备中创建，删除，更改分区等操作同样通过fdisk命令进行，主要使用硬盘的设备文件作为参数。

命令举例
[root@localhost ~]# fdisk /dev/sda1
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。Device does not contain a recognized partition table
使用磁盘标识符 0x3556a5c2 创建新的 DOS 磁盘标签。命令(输入 m 获取帮助)：m
命令操作a   toggle a bootable flagb   edit bsd disklabelc   toggle the dos compatibility flagd   delete a partitiong   create a new empty GPT partition tableG   create an IRIX (SGI) partition tablel   list known partition typesm   print this menun   add a new partitiono   create a new empty DOS partition tablep   print the partition tableq   quit without saving changess   create a new empty Sun disklabelt   change a partition's system idu   change display/entry unitsv   verify the partition tablew   write table to disk and exitx   extra functionality (experts only)这么多指令，我们就可以输入指令实现自己的要求。

2.2：使用“n”命令

使用“n”命令可以进行创建分区的操作，包括主分区和扩展分区。
​ 根据提示输入“p”选择创建主分区。

​ 输入“e”选择创建扩展分区。

​ 之后依次选择分区序号，起始位置，结束为止或分区大小即可完成新分区的创建。

选择分区号时，主分区和扩展分区的序号只能为1-4，分区起始位置一般有fdisk默认识别即可，结束位置或大小可以使用’’+sizeM‘或“+sizeG”的形式。如“+20G”表示将该分区的容量设置为20GB。

例如：创建分区/dev/sdb1
[root@hostname ~]# fdisk /dev/sdb		'//先用fdisk命令工具进入交互式的分区管理界面'
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。Device does not contain a recognized partition table
使用磁盘标识符 0x227f39cd 创建新的 DOS 磁盘标签。命令(输入 m 获取帮助)：n					'//开始创建分区'
Partition type:p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)e   extended
Select (default p): 					'//直接回车，接受默认p：创建主分区'
Using default response p
分区号 (1-4，默认 1)：						'//直接回车，接受默认值1，主分区的编号为1'
起始 扇区 (2048-41943039，默认为 2048)：		'//直接回车，接受默认扇区大小2048'
将使用默认值 2048
Last 扇区, +扇区 or +size [K,M,G] (2048-41943039，默认为 41943039)：		'//直接回车，将所有空间分配给创建的分区'
将使用默认值 41943039
分区 1 已设置为 Linux 类型，大小设为 20 GiB
命令(输入 m 获取帮助)：t						'//设置分区对应的ID号：82代表设置为交换文件系统'
已选择分区 1
Hex 代码(输入 L 列出所有代码)：82
已将分区“Linux”的类型更改为“Linux swap / Solaris”命令(输入 m 获取帮助)：p						'//查看分区情况'磁盘 /dev/sdb：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x227f39cd设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048    41943039    20970496   82  Linux swap / Solaris
命令(输入 m 获取帮助)：wq				//保存退出

三：创建文件系统

创建文件系统的过程也是格式化分区的过程，在Linux系统中使用mkfs（Make Filesystem，创建文件系统）命令格式可以格式化XFS , EXT4 ,FAT等不同类型的分区，而使用mkswap命令可以格式化Swap交换分区。

3.1：mkfs命令

实际上 mkfs命令是一个前端工具，可以自动加载不同的程序来创建各种类型的分区，而后端包括有多个与mkfs命令相关的工具程序，这些程序位于/sbin/目录中，例如：支持XFS分区格式的mkfs.xfs程序等。

创建FAT32文件系统

一般来说，不建议在Linux系统中创建或使用Windows中的文件系统类型，包括FAT16 , FAT32等，一些特殊情况，如Windows系统不可用，U盘系统被饼图破坏等除外。

若要在Linux系统中创建FAT32文件系统，可结合’-t vfat’选项指定类型，并添加’-F 32’选项指定FAT的版本。

3.2：mkswap命令

在Linux系统中，Swap分区的作用类似于Windows系统中的“虚拟内存”，可以在一定程度上缓解物理内存不足的情况。在当前Linux主机运行的服务较多，需要更多的交换空间支撑应用时，可以为其增加新的交换分区。

使用mkswap命令工具可以在指定的分区上创建交换文件系统，目标分区应先通过fdisk工具将ID号设为82.

make swap：创建交换文件系统

例如：将分区/dev/sdb1创建为交换分区（先用fdisk命令工具将ID号设为82）
[root@hostname ~]# fdisk /dev/sdb		'//先用fdisk命令工具进入交互式的分区管理界面'
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。Device does not contain a recognized partition table
使用磁盘标识符 0x227f39cd 创建新的 DOS 磁盘标签。命令(输入 m 获取帮助)：n					'//开始创建分区'
Partition type:p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)e   extended
Select (default p): 					'//直接回车，接受默认p：创建主分区'
Using default response p
分区号 (1-4，默认 1)：						'//直接回车，接受默认值1，主分区的编号为1'
起始 扇区 (2048-41943039，默认为 2048)：		'//直接回车，接受默认扇区大小2048'
将使用默认值 2048
Last 扇区, +扇区 or +size[K,M,G] (2048-41943039，默认为 41943039)：		'//直接回车，将所有空间分配给创建的分区'
将使用默认值 41943039
分区 1 已设置为 Linux 类型，大小设为 20 GiB
命令(输入 m 获取帮助)：t						'//设置分区对应的ID号：82代表设置为交换文件系统'
已选择分区 1
Hex 代码(输入 L 列出所有代码)：82
已将分区“Linux”的类型更改为“Linux swap / Solaris”命令(输入 m 获取帮助)：p						'//查看分区情况'磁盘 /dev/sdb：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x227f39cd设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048    41943039    20970496   82  Linux swap / Solaris
命令(输入 m 获取帮助)：w			'//保存退出'
[root@hostname ~]# mkswap /dev/sdb1				'//将分区/dev/sdb1创建为交换分区'
正在设置交换空间版本 1，大小 = 20970492 KiB
无标签，UUID=5736a379-3e6c-4e12-9a5c-78cb6a586cf7
[root@hostname ~]# cat /proc/meminfo | grep "SwapTotal"		'//查看总交换空间的大小'
SwapTotal:       4194300 kB									'//原本是4G多'
[root@hostname ~]# swapon /dev/sdb1							'//开启交换分区/dev/sdb1'
[root@hostname ~]# cat /proc/meminfo | grep "SwapTotal"		'//再次查看总交换空间的大小'
SwapTotal:      25164792 kB									'//现在变成了25G'
[root@hostname ~]# swapoff /dev/sdb1						'//关闭交换分区 /dev/sdb1'
[root@hostname ~]# cat /proc/meminfo | grep "SwapTotal"		'//再次查看总交换空间大小'
SwapTotal:       4194300 kB									'//交换空间变成了原来的4G多'

四：挂载，卸载文件系统

在Linux系统中，对各种存储设备中的资源访问（如读取，保存文件等）都是通过目录结构进行的，虽然系统核心能够通过“设备文件”的方式操纵各种设备，但是对于用户来说，还需要增加一个“挂载”的过程，才能像正常访问目录一样访问存储设备中的资源。

当然，在安装Linux操作系统的过程中，自动建立或识别的分区通常会由系统自动完成挂载，如“/”分区，“boot”分区等。然而对于后来新增加的硬盘分区，光盘等设备，有时候还需要管理员手动进行挂载，实际上用户访问的是经过格式化后建立的文件系统。挂载一个分区时，必须为其制定一个目录作为挂靠点（或称为挂载点），用户通过这个目录访问设备中 的文件，目录数据。

4.1：mount命令–挂载文件系统

挂载文件系统个，ISO镜像到指定文件夹

文件系统类型通常可以省略，系统会自动识别

存储设备即对应分区的设备文件名（如/dev/sdb1 , /dev/cdrom)或网络资源路径

挂载点即用户指定用于挂载的目录

光盘对应的设备文件通常使用’/dev/cdrom’，其实这是一个连接文件，连接到实际的光盘设备’/dev/sr0’。这两个名称都表示光盘设备。由于光盘是只读的存储介质，因此在挂载时系统会出现’mounting read-only’的提示信息。

proc，sysfs，tmpfs等文件系统是Linux运行所需要的的临时文件系统，并没有实际的硬盘分区与其相对应，因此也成为了’伪文件系统’。

例如：proc文件系统实际上映射了内存及CPU寄存器中的部分数据

在实际工作中，可能会经常从互联网中下载一些软件或应用系统的ISO镜像文件，在无法刻录光盘的情况下，需要将其解压后才能浏览，使用其中的文件数据。若使用mount挂载命令，则无需解开文件包即可浏览，使用ISO镜像文件中的数据。

ISO镜像文件通常被视为一种特殊的“回环”文件系统，因此在挂载时需要添加“-o loop”选项

4.2：umount命令–卸载文件系统

卸载文件系统时，使用挂在单目录或对应设备的文件名作为卸载参数。

Linux系统中，由于同一个设备可以被挂载到多个目录下，所以一般建议通过挂载点的目录位置来进行卸载。

umount命令–卸载已挂载的文件系统

4.3：设置文件系统的自动挂载

系统中的/etc/fstab文件可以视为mount命令的配置文件，其中存储了文件系统的静态挂载数据，Linux系统在每次开机时，会自动读取这个文件的内容，自动挂载所指定的文件系统。

默认的fstab文件中包括了根分区，/boot分区，交换分区及proc，tmpfs等伪文件系统的挂载配置。

在/etc/fstab文件中，每一行记录对应一个分区或设备的挂载配置信息，从左到右包括六个字段，含义如下

通过在“/etc/fstab”文件中添加相应的挂载配置，可以实现开机后自动挂载指定的分区。

4.4：df命令–查看磁盘使用情况

不带选项和参数的mount命令可以显示分区的挂载情况，若要了解系统中已经挂载各文件系统的磁盘使用情况（如剩余磁盘空间等），可以使用df命令。

df命令使用文件或者设备作为命令参数，较常用的选项为“-h”"-T"。其中，“-h”选项可以显示更容易读的容量单位，而“-T”选项用于显示对应文件系统的类型。