磁盘相关的知识

标签：mknod、partx、fsck、e2fsck、dumpe2fs、tune2fs

每一块硬盘都由一个或多个盘片组成，每一个盘片都有两个可以读写的盘面组成。

硬盘的逻辑组成：

磁道（Track）：盘片的同心圆就称为磁道。

柱面（Cylinder）：所有盘片的同一个磁道就组成了柱面。柱面是分区的最小单位。

扇区（Sector）：存储数据的最小单位。每一个扇区为512字节。扇区包含用户数据、以及该扇区的一些标识信息，如所位于的磁头、磁道等编号信息。

MBR:Master Boot Record

MBR位于0盘片，0磁道，0扇区的512字节。MBR属于磁盘，不属于任何分区。

MBR有512字节

446字节：Boot Loader（程序代码），通过Boot Loader加载操作系统的内核。

64字节：分区表，16字节标识一个分区信息，最多可以标识4个分区。即主分区+扩展分区<=4。扩展分区最多只有一个，扩展分区不能直接使用，必须要将其化为逻辑分区才可以使用。对于SCSI磁盘来说，逻辑分区最多只有11个，其中1-4为主分区和扩展分区，因此对于scsi磁盘来说，分区范围是1-16.对于IDE接口的硬盘来说，最多有59个逻辑分区，范围是1-63.

2字节：Magic Number，标识MBR是否有效。

文件系统是管理软件，将分区里面的数据分为两块，一块称为元数据（Metadata，类似于索引，存储的非数据本身），另一块是数据存储区（才是存放真正的数据的）。数据存储区又分为一个个的逻辑存储单元，称为磁盘块（Block），每一个块都有编号。

inode bitmap

block bitmap

inode 

block

superblock

block group

设备文件：major、minor

设备文件是访问一个设备的入口。

创建一个设备文件：mknod

格式：
mknod [options] name type [major minor]

示例：

[root@Server3 tmp]# mknod -m 644 frame b 100 1
[root@Server3 tmp]# ls -l
total 1256
-rw-r--r-- 1 root root 641020 Jul 13 22:41 aa
-rw-r--r-- 1 root root 641020 Jul 13 22:30 cc
brw-r--r-- 1 root root 100, 1 jul 13 23:09 frame
[root@Server3 tmp]#

Master IDE：主盘hda，从盘hdb

Slave IDE：主盘hdc，从盘hdd

SCSI/SATA/USB磁盘：sd

先识别的称为sda、接着是sdb、sdc……

主分区和扩展分区：1-4

逻辑分区：从5开始。

当前系统有几块硬盘：fdisk -l 

[root@Server3 tmp]# fdisk -l
Disk /dev/sda: 42.9 GB, 42949672960 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 5221 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00047648
   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *           1          26      204800   83  Linux
Partition 1 does not end on cylinder boundary.
/dev/sda2              26        1332    10485760   83  Linux
[root@Server3 tmp]#

查看指定磁盘的信息：fdisk -l disk

示例：

[root@Server3 tmp]# fdisk -l /dev/sda
Disk /dev/sda: 42.9 GB, 42949672960 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 5221 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00047648
   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *           1          26      204800   83  Linux
Partition 1 does not end on cylinder boundary.
/dev/sda2              26        1332    10485760   83  Linux
[root@Server3 tmp]#

查看内核已经识别到的磁盘：cat /proc/pratitions

示例：

[root@Server3 ~]# cat /proc/partitions 
major minor  #blocks  name
   8        0   41943040 sda
   8        1     204800 sda1
   8        2   10485760 sda2
[root@Server3 ~]#

重新让内核识别一下分区表：partprobe（RHEL5上用）

RHEL6上使用的是：partx -a /dev/sda

[root@Server3 ~]# partx -a /dev/sda
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 1
BLKPG: Device or resource busy
error adding partition 2
[root@Server3 ~]# cat /proc/partitions 
major minor  #blocks  name
   8        0   41943040 sda
   8        1     204800 sda1
   8        2   10485760 sda2
   8        4         31 sda4
   8        5    1059932 sda5
[root@Server3 ~]#

一个inode为128字节，在文件系统进行格式化时，metadata所占的磁盘空间就已经分配好了。

block size：1024字节（1K）、2048字节（2K）、4096字节（4K）

mkfs -t ext2 = mkfs.ext2
mkfs -t ext3 = mkfs.ext3
mke2fs：专门用于创建ext文件系统的指令。有很多的参数可供选择。
-n：并不是真正的创建文件系统，只是查找出备份的superblock的位置。
-L：设置文件系统的LABEL
-b：指定文件系统的block的大小。有效值是1024、2048、4096
-t：指定文件系统类型，如ext2、ext3、ext4，默认为ext2
-c：检查文件系统是否有bad block。
-c -c：以读写的方式检查文件系统。
-E：扩展选项。
-j：创建一个具有日志功能的ext2文件系统，也就是ext3.
-F：强制创建文件系统，即使该文件系统已经挂载。
-i：指定一个inode对应多少个字节。
-g：指定一个block group中的block的数量。
-G：指定block group的个数。
-I：指定inode的大小。
-m #：保留block的百分比，默认为5%，如果要保留为3%，则为-m 3。
-M：指定最近一次的挂载目录。
-N：inode的数量。
-U：指定文件系统的UUID。UUID可以用blkid来查看到。生成UUID用uuidgen指令。
-V：查看mke2fs的版本。

blkid：查看文件系统的UUID、文件系统类型以及LABEL
示例：
[root@Server3 ~]# blkid 
/dev/sda1: UUID="4d6d0163-a389-4bbc-ac23-ec99adcf511c" TYPE="ext4" 
/dev/sda2: UUID="7fdde686-2694-4400-8093-8e2458391446" TYPE="ext4" 
/dev/sda5: UUID="2cbaad52-8080-4bd2-ad53-010b9dfadbbb" TYPE="ext2" LABEL="MYDATA" 
[root@Server3 ~]#

e2label：查看或定义label
语法格式：e2label device [ new-label ]
示例：
[root@Server3 ~]# e2label /dev/sda5
MYDATA
[root@Server3 ~]# e2label /dev/sda5 mydata
[root@Server3 ~]# e2label /dev/sda5
mydata
[root@Server3 ~]#

tune2fs：调整文件系统的属性信息。
-j：无损将ext2升级为ext3文件系统。
-c：最大挂载次数。如果为0或-1，则不会被e2fsck或kernel检测。
-C：挂载多少次在下次启动的时候就会被e2fsck进行文件系统检查。
-i #d|m|w：检查间隔。d为天，m为月，w为周。0或-1关闭此功能。
-l：列出文件系统的superblock信息。等同于dumpe2fs -h device
-L：设置label。
-m：设置保留块的百分比。
-M：修改最近一次挂载的目录。
-o：挂载选项。常用的有acl。
-r：设置保留block的数量。
-T：设置最近一次使用e2fsck进行文件系统的检查时间。时间格式为：YYYYMMDD[HH[MM[SS]]]，如果是now，则为当前时间。
-u：设置可以使用保留块空间的用户的username或uid
-U：修改UUID。
说明：-c或-i对于数据库所在的磁盘来说，可能需要关闭该文件系统的自检功能。
示例：
[root@Server3 ~]# tune2fs -c 0 /dev/sda5
tune2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Setting maximal mount count to -1
[root@Server3 ~]# tune2fs -i -1 /dev/sda5
tune2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Setting interval between checks to 18446744073709465216 seconds
[root@Server3 ~]#

设置LABEL：
[root@Server3 ~]# blkid /dev/sda5
/dev/sda5: UUID="2cbaad52-8080-4bd2-ad53-010b9dfadbbb" TYPE="ext2" LABEL="mydata" 
[root@Server3 ~]# e2label /dev/sda5
mydata
[root@Server3 ~]# tune2fs -L MYDATA /dev/sda5
tune2fs 1.41.12 (17-May-2010)
[root@Server3 ~]# e2label /dev/sda5
MYDATA
[root@Server3 ~]#

查看ext2、ext3、ext4文件系统的信息：dumpe2fs
-h：查看superblock的信息。等同于tune2fs -l
如果block的信息比较离散，就说明产生了碎片。

fsck：检查并修复文件系统。
-t fstype：指定文件系统的类型。
-a：自动修复。不需要重复的按y。
-y：等同于-a，在一些文件系统中，需要用-y。
e2fsck：专门用于检查并修复ext文件系统的。
-a：自动修复。不需要重复的按y。
-f：强制检查，即使文件系统是clean的。
-b backup-superblock：使用备份的superblock修复已经损坏的superblock。查看备份的superblock可以用mke2fs -n device即可。
说明：在对文件系统进行e2fsck或fsck检查时，需要将文件系统卸载。
示例：
[root@Server3 ~]# e2fsck -f /dev/sda5
e2fsck 1.41.12 (17-May-2010)
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
Pass 2: Checking directory structure
Pass 3: Checking directory connectivity
Pass 4: Checking reference counts
Pass 5: Checking group summary information
MYDATA: 11/66384 files (0.0% non-contiguous), 4503/264983 blocks
[root@Server3 ~]#

挂载：将新的文件系统与当前根文件系统建立关联关系。
卸载：将新的文件系统与当前根文件系统解除关联关系。
mount：挂载。
语法格式：mount 设备  挂载点
设备：
设备文件：如/dev/sda5
卷标：LABEL="xxx"
UUID：UUID="xxxx"
挂载点：为目录。
要求：
1. 此目录要事先存在。
2. 目录没有被其他进程使用。
3. 目录中如果有文件，则原文件会被暂时隐藏。
如果直接使用mount，则可以查看系统中所有已经挂在的设备。
示例：
[root@Server3 ~]# mount
/dev/sda2 on / type ext4 (rw)
proc on /proc type proc (rw)
sysfs on /sys type sysfs (rw)
devpts on /dev/pts type devpts (rw,gid=5,mode=620)
tmpfs on /dev/shm type tmpfs (rw)
/dev/sda1 on /boot type ext4 (rw)
none on /proc/sys/fs/binfmt_misc type binfmt_misc (rw)
/dev/sda5 on /backup type ext4 (rw)
[root@Server3 ~]# 
示例：
[root@Server3 ~]# blkid /dev/sda5
/dev/sda5: LABEL="MYDATA" UUID="f2871de8-1e3d-4540-a3a8-30565c82fbec" TYPE="ext4" 
[root@Server3 ~]# tune2fs -c -1 -i -1 /dev/sda5
tune2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Setting maximal mount count to -1
Setting interval between checks to 18446744073709465216 seconds
[root@Server3 ~]# mkdir /backup
[root@Server3 ~]# mount /dev/sda5 /backup
[root@Server3 ~]# df -h
Filesystem            Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda2             9.9G  7.3G  2.1G  78% /
tmpfs                 245M     0  245M   0% /dev/shm
/dev/sda1             194M   28M  156M  16% /boot
/dev/sda5            1019M   34M  934M   4% /backup
[root@Server3 ~]# 
卸载：umount
格式：
umount 设备
umount 挂载点
说明：卸载是，没有进程使用该文件系统。
示例：
[root@Server3 backup]# umount /dev/sda5
umount: /backup: device is busy.
        (In some cases useful info about processes that use
         the device is found by lsof(8) or fuser(1))
[root@Server3 backup]# umount /backup
umount: /backup: device is busy.
        (In some cases useful info about processes that use
         the device is found by lsof(8) or fuser(1))
[root@Server3 backup]#

mount语法格式：
mount [options] [-o options] device mount-point
options:
-a：表示挂载在/etc/fstab文件中定义的所有文件系统。
-n：默认情况下，mount命令每挂载一次设备，都会将信息写入到/etc/mtab文件中。使用-n选项是不讲挂载信息写入到/etc/mtab文件中。
-t fstype：指定要挂载的设备上的文件系统的类型。如果没有指定该选项，则mount会调用blkid获取文件系统的类型。
-r：以只读的方式挂载。
-w：以读写的方式挂载。
-o：指定额外的挂载选项，也就是指定文件系统启用的属性。
async：数据时以异步的方式写入到硬盘。先保存到内存，然后在保存到硬盘。
sync：数据同步写入到硬盘。
atime：每一次写入都更新atime。每一次atime都会产生一次IO。
noatime：不更新atime。
auto：可以被-a选项自动的挂载。
noauto：不可自动的挂载。
defaults：使用默认的挂载选项。rw,  suid,  dev,  exec,  auto,  nouser, async, and relatime.
dev：允许文件系统中存在设备文件。
nodev：不允许文件系统中存在设备文件。
exec：允许执行二进制程序
noexec：不允许执行二进制程序。
_netdev：指定挂载的设备为网络上的设备，如果网络上的设备不可用，不会一直尝试挂载。
suid：允许文件系统上存在suid或sgid的文件并产生影响。
remount：尝试重新挂载一个已经挂载的文件系统。如mount -o remount,rw
rw：以读写的方式挂载。
ro：以只读的方式挂载。
quota：启动quota功能。
--bind：额外的挂载到另外的一个目录。
sync和async性能对比：
说明：默认挂载选项为async。
[root@Server3 backup]# time cp -r /etc/* .
real0m19.830s
user0m0.029s
sys0m5.395s
[root@Server3 backup]# rm -rf *
[root@Server3 backup]# mount -o remount,sync /dev/sda5
[root@Server3 backup]# time cp -r /etc/* .
real2m34.755s
user0m0.048s
sys0m4.754s
[root@Server3 backup]#

本文出自 “HeZhang” 博客，请务必保留此出处http://hezhang.blog.51cto.com/1347601/1438219

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