Linux磁盘管理

前言

无论是Linux还是Windows想要存储更多数据，都需要买硬件硬盘，然后在该物理硬盘上进行分区，有所不同的是

• Windows分区之后有了C盘、D盘，用户直接就可以在C盘、D盘下创建文件/文件夹存储数据。
• Linux分区后产生sda1、sda2需要把分区挂载到1个挂载点（目录）下才能在这个目录下继续创建子文件夹进而存储数据。

在Windows中你不需要显式地使用mount命令操作，每个分区会直接以 C:、D: 等盘符的形式显示，并且你可以直接在这些分区上存储数据。

一、RAID

RAID全称Redundant Array of Independent Disks中文为冗余独立磁盘阵列，是1种将多个物理硬盘驱动器组合成1个逻辑单元的技术，旨在提高数据冗余、性能或二者兼具。

RAID 0（条带化）：

目的：性能。

工作原理：数据均匀地分布到两个或多个硬盘上。没有冗余机制，如果一个硬盘发生故障，所有数据都会丢失。

优点：提高读写性能。

缺点：没有容错能力，数据安全性差。

RAID 1（镜像）：

目的：数据冗余。

工作原理：数据会被完全复制到两个硬盘上。如果一个硬盘故障，另一个硬盘上还有数据的备份。

优点：提供数据冗余，能够防止单个硬盘故障导致的数据丢失。

缺点：存储容量被减少一半，只有50%的磁盘空间可用。

RAID 5（条带化与奇偶校验）：

目的：性能 + 数据冗余。

工作原理：数据被条带化分布到多个硬盘（至少三个），并且奇偶校验信息会分布在所有硬盘上。如果一个硬盘出现故障，可以通过奇偶校验重建数据。

优点：性能、冗余和存储效率的平衡。

缺点：由于计算奇偶校验，写入性能较慢。至少需要三块硬盘。

RAID 6（双重奇偶校验）：

目的：性能 + 高数据冗余。

工作原理：类似于RAID 5，但有两个奇偶校验数据分布到硬盘上，这样即使两个硬盘出现故障，数据仍然可以恢复。

优点：比RAID 5具有更高的容错能力。

缺点：比RAID 5需要更多的存储空间，并且写入性能较慢。

RAID 10（1+0）镜像 + 条带化：

目的：性能 + 数据冗余。

工作原理：将RAID 1和RAID 0结合，先将数据进行镜像（RAID 1），然后再在多个镜像组上进行条带化（RAID 0）。

优点：高性能和高冗余性。每对镜像磁盘可以容忍一个硬盘故障。

缺点：存储效率为50%（因为是镜像方式）。

RAID 50（5+0）：

目的：性能 + 数据冗余。

工作原理：将多个RAID 5阵列进行条带化（RAID 0）。

优点：比RAID 5具有更好的性能和容错性。

缺点：比较复杂，需要更多的硬盘。

RAID 60（6+0）：

目的：性能 + 高冗余性。

工作原理：类似于RAID 50，但使用RAID 6阵列，而不是RAID 5。

优点：非常高的冗余性，适合需要极高容错的场景。

缺点：与RAID 50类似，比较复杂，需要更多硬盘。

总结

购买多块物理硬盘------>多块硬盘------>RAID------>生成一个“虚拟硬盘” ------> LVM ------>分出1个逻辑卷

二、LVM

Ubuntu和Debian默认安装时可能会使用LVM（Logical Volume Manager)逻辑卷管理。。

在使用LVM之前，你需要

1.先对硬盘进行分区

2.将这些分区转换为物理卷（PV），每1个物理卷（PV）实际上是硬盘的一部分，用来存储数据。

3.将这些物理卷（PV）组合成一个逻辑卷组（VG），

4.在该逻辑卷组中创建一个或多个逻辑卷（LV），逻辑卷可以被当作1虚拟的磁盘来使用

5.格式化逻辑卷为文件系统，这样才能用于存储目录/文件。

6.将逻辑卷将它挂载（Mount）到1个Linux挂载点（目录）

7.在该挂载点中创建目录和文件

查看物理硬盘及其分区情况

fdisk -l
fdisk: bad usage
Try 'fdisk --help' for more information.
root@master01:/home/zhanggen# fdisk -l
Disk /dev/loop0: 63.95 MiB, 67051520 bytes, 130960 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


Disk /dev/loop1: 87.04 MiB, 91267072 bytes, 178256 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


Disk /dev/loop2: 38.83 MiB, 40714240 bytes, 79520 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


Disk /dev/loop3: 48.09 MiB, 50421760 bytes, 98480 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


Disk /dev/sda: 20 GiB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Disk model: VMware Virtual S
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: 56AC1D33-6AA4-4B1B-95A6-47484D1EED7B

Device       Start      End  Sectors  Size Type
/dev/sda1     2048     4095     2048    1M BIOS boot
/dev/sda2     4096  3719167  3715072  1.8G Linux filesystem
/dev/sda3  3719168 41940991 38221824 18.2G Linux filesystem


Disk /dev/mapper/ubuntu--vg-ubuntu--lv: 18.22 GiB, 19566428160 bytes, 38215680 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
root@master01:/home/zhanggen# clear

root@master01:/home/zhanggen# fdisk -l
Disk /dev/loop0: 63.95 MiB, 67051520 bytes, 130960 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


Disk /dev/loop1: 87.04 MiB, 91267072 bytes, 178256 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


Disk /dev/loop2: 38.83 MiB, 40714240 bytes, 79520 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


Disk /dev/loop3: 48.09 MiB, 50421760 bytes, 98480 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


Disk /dev/sda: 20 GiB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Disk model: VMware Virtual S
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: 56AC1D33-6AA4-4B1B-95A6-47484D1EED7B

Device       Start      End  Sectors  Size Type
/dev/sda1     2048     4095     2048    1M BIOS boot
/dev/sda2     4096  3719167  3715072  1.8G Linux filesystem
/dev/sda3  3719168 41940991 38221824 18.2G Linux filesystem


Disk /dev/mapper/ubuntu--vg-ubuntu--lv: 18.22 GiB, 19566428160 bytes, 38215680 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes

硬盘信息：

1.虚拟硬盘

/dev/loop0, /dev/loop1, /dev/loop2, /dev/loop3,这些是虚拟硬盘（loop设备），通常用于一些临时文件系统、挂载镜像文件（例如ISO镜像、容器镜像等）时会出现。

这些设备是循环设备，并不对应实际的物理硬盘，而是内存中模拟出来的硬盘。

2.物理硬盘

/dev/sda，这是实际物理硬盘，大小为 20 GiB（即 20GB），并且分为三个分区：

/dev/sda1：BIOS启动分区（1M大小），通常用于老式的BIOS系统。

/dev/sda2：大小为1.8G的分区，格式为Linux文件系统，通常用于挂载 /boot。

/dev/sda3：大小为18.2G的分区，格式为Linux文件系统，通常用于挂载 / 或其他数据存储。

3./dev/mapper/ubuntu--vg-ubuntu--lv：

这是你使用LVM管理的逻辑卷（Logical Volume）。LVM将物理硬盘的空间（比如 /dev/sda3）整合成一个虚拟磁盘并创建一个逻辑卷（LV）。这个逻辑卷是你系统根目录 / 的挂载点，大小为 18.22 GiB。

4.总结：

1个实际的物理硬盘/dev/sda，它包含了3个分区，Linux操作系统通过LVM将/dev/sda3 这个分区作为1个逻辑卷，并挂载到/根目录下。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

参考