Linux存储管理

在Linux系统下，系统识别到硬盘后，会为其创建一份初始分区表。硬盘在分区后才可以使用，系统通过分区表来管理硬盘的使用

存储方式

1.存储类型

    从连接方式上，存储分为以下3种类型

    本地存储：直接插在服务器上的硬盘，系统文件存放在本地。

    外部存储：可以理解为平时使用的移动硬盘，不过移动硬盘用的是USB接口连接，一般外部存储可以使用SCSI线、SATA线、SAS线、FC线

    网络存储：以太网络、FC网络。当存储的数据量非常庞大时，不可能再存储到本地，需要存储到专门的存储设备上或存储集群里，这是用户可以通过网络去连接和使用这些数据。

2.硬盘和磁盘

    磁盘是一个广泛的概念，是一个总的称呼，用来描述多种不同类型的存储介质，包括硬盘、软盘、光盘、闪存盘等等。所以硬盘也可以被称为磁盘，因为硬盘也是一种磁性存储介质。

3.磁盘类型

    从工作原理上，硬盘分为固态硬盘（SSD）和机械硬盘（HDD）

    固态硬盘：内部是集成固态电子存储芯片阵列，分为存储单元与控制单元两部分

    机械键盘：在其内部占最大区域的为盘片，盘面上方为读/写磁头、控制电机、磁头控制器、数据转换器等。

4.接口类型

   从整体的角度上，硬盘接口分为IDE、SCSI、STAT、USB、M.2等类型。

• IDE：133MB/s，并行接口，早期家用电脑接口（淘汰了）
• SCSI：640MB/s，并行接口，早期服务器用的接口
• SATA：6Gbps，SATA数据端口与电源端口是分开的，即需要两条线，一条数据线，一条电源线， 一般的家用电脑的接口
• SAS：6Gbps，SAS是一整条线，数据端口与电源端口是一体化的，SAS中是包含供电线的，而SATA中不包含供电线。SATA标准其实是SAS标准的一个子集，二者可兼容，SATA硬盘可以插入SAS主板上，反之不行。
• USB：Universal Serial Bus，中文叫通用串行总线，480MB/s
• M.2：M.2接口，是Intel推出的一种替代MSATA新的接口规范(M.2就是从笔记本诞生的)。可以兼容多种通信协议，如sata、PCIe、USB等。如果 M.2 插槽如果不支持特定的协议，相应的固态硬盘将无法识别和使用。

5.硬盘尺寸

   服务器使用的硬盘尺寸只要有两种，LFF和SFF。

• LFF：3.5寸硬盘

• SFF：2.5寸硬盘

6.数据的存储方式

    机械硬盘存储数据的时候，是将数据存储在其内部的盘面上。盘面类似于DVD光盘，每个盘面划分成了一圈一圈的磁道，最外圈是0磁盘。然后每个磁盘有划分为了N多个小块，这个小块叫做扇区。扇区大小固定，是512byte。

基本分区

    在服务器上加入一块新的硬盘后，需要经过分区、格式化和挂载才能正常使用硬盘的空间。

• 硬盘分区：将一个物理硬盘在逻辑上分为多个硬盘，每一个逻辑硬盘就叫做一个分区。
• 创建文件系统：硬盘或分区格式化的过程就是创建文件系统的过程。
• 挂载新文件系统：将额外文件系统与根文件系统某现存的目录建立起关联关系，进而使得此目录做为其它文件访问入口的行为

    将硬盘进行分区具备以下优点：

• 便于数据管理，可以将操作系统、应用程序、用户数据等分别存储在不同的分区
• 可以安装多个操作系统和使用不同的文件系统，将不同的操作系统安装在不同的分区中，这样可以避免不同操作系统之间的冲突。
• 可以优化磁盘的性能，将操作系统、应用程序等放置在不同的分区中，可以避免数据碎片，提升硬盘读写速度。

   对硬盘进行分区的时候有两种分区方式（MBR分区和GPT）分区，不同的分区方式具有不同的特点。

   MBR分区：

    Master Boot Record（主引导记录），1982年开发而来，使用32位表示扇区数，分区的大小不能超过2T，最多只能有四个主分区，如果需要使用更多的分区，可以将一个分区格式化为逻辑分区，再基于逻辑分区创建多个扩展分区。

    硬盘使用MBR的分区类型方式后，会将整个硬盘的分区信息放在0磁道0扇区这个512字节大小的空间中，前446字节存放boot loader，中间64字节存放分区表信息。每16字节用来标识一个分区信息。最后2字节作为标志位。

   MBR的三种分区类型

• 主分区：primary。可以存放数据也可以装系统
• 扩展分区：extended。不能直接存数据，需要在里面划分逻辑分区才能存放数据（相当于一个容器）
• 逻辑分区：logical。作用和主分区一样

MBR分区表适用于传统BIOS系统，支持最多4个主分区或3个主分区和一个扩展分区。每个主分区都有独立的引导扇区。

$ sudo fdisk /dev/sdX # 替换X为硬盘标识

   GPT分区：

    GUID（Globals Unique Identifiers） partition table，最多支持128个分区，其中没有扩展分区的概念。每个分区都可以是主分区.每个分区的最大空间理论上可以达到9.4ZB。

GPT分区表适用于UEFI系统，支持更多的分区，且不再限制于主分区和扩展分区的概念。

$ sudo gdisk /dev/sdX # 替换X为硬盘标识

创建文件系统

    在硬盘上创建文件系统是使其能够被操作系统识别和使用的关键步骤。常见的文件系统有ext4、XFS、NTFS等。

    使用mkfs命令创建ext4文件系统

$ sudo mkfs.ext4 /dev/sdXY # 替换X为硬盘标识，Y为分区号

   使用mkfs.xfs命令创建XFS文件系统

$ sudo mkfs.xfs /dev/sdXY # 替换X为硬盘标识，Y为分区号

挂载分区

    挂载是将硬盘上的文件系统关联到Linux文件系统的过程，使得文件系统中的数据能够被访问。

    创建挂载点

$ sudo mkdir /mnt/mydrive # 创建挂载点

    使用mount命令挂载分区

$ sudo mount /dev/sdXY /mnt/mydrive # 替换X为硬盘标识，Y为分区号

永久挂载

  将分区信息添加到/etc/fstab文件，实现系统重启时自动挂载。

$ sudo nano /etc/fstab # 在文件末尾添加 /dev/sdXY /mnt/mydrive ext4 defaults 0 2