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任务2.3 管理磁盘分区与文件系统
项目2 文件系统与磁盘管理
任务描述
A 公司购置了 Linux 服务器，网络管理员小彭负责将 Linux 操作系统中的磁盘进行分区，并创建不同类型的磁盘格式。在 Linux 操作系统中，需要将不同类型的文件系统挂载在不同的分区下，并使用命令查看磁盘使用情况，来验证磁盘管理的正确性。
任务2.3　管理磁盘分区与文件系统
任务要求
要对硬盘分区和格式化后才能使用，分区从实质上说就是对硬盘的一种格式化，在 Linux操作系统中可采用 fdisk 命令实现。本任务的具体要求如下所示。
（1）添加一块磁盘，大小为 20 GB。
（2）使用 fdisk 命令创建 2 个主分区和 2 个逻辑分区，主分区大小均为 5 GB，逻辑分区大小分别为 8 GB 和 2 GB。
（3）将创建好的分区进行格式化，格式化的文件系统为 XFS。
（4）将格式化后的磁盘分区进行手动挂载。
（5）将格式化后的第一个磁盘分区进行自动挂载。
（6）验证磁盘分区和自动挂载。
任务2.3　管理磁盘分区与文件系统
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任务2.3　管理磁盘分区与文件系统
1．磁盘分区的作用
没有经过分区的磁盘，是不能直接使用的。在计算机中出现的 C 盘、D 盘代表的就是磁盘分区的盘符。磁盘分区能够优化磁盘管理，提高系统运行效率和安全性。具体来说，磁盘分区有以下优点。
（1）易于管理和使用。一个磁盘若不分割空间而直接存储各种文件，则会让用户难以管理和使用，若用户把磁盘分割开来形成不同的分区，把相同的文件放到同一个分区，则方便了管理和使用。
（2）有利于数据安全。将文件分区存放，即使中毒也会有充分的时间来采取措施防止病毒侵入和清除病毒，如果重装系统，那么也只会丢失系统所在的数据而其他数据将得以保存，这大大提高了数据的安全性。
（3）提高系统运行效率。把不同类型的文件分开存放，在需要某个文件时直接到特定的分区去寻找，可以节约寻找文件的时间。
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2．磁盘分区表与分区名称
“磁盘分区表”是专门用来保存磁盘的分区信息的。按照磁盘分区表的格式可分传统的MBR（Master Boot Record，主引导记录）格式和 GPT（GUID Partition Table，GUID 磁盘分区表）格式。
（1）MBR 格式：一种旧的传统磁盘分区表格式。MBR 是磁盘的第一个扇区，记录着系统的引导信息和磁盘分区表信息等。前 446 字节是系统引导信息，之后的 64 字节是磁盘分区表信息，最后 2 字节是结束标志字，每个分区项占用 16 字节，因此最多只能划分 4 个主分区，为了支持更多的分区，引入了扩展分区及逻辑分区的概念，把其中一个主分区作为扩展分区，再在扩展分区上划分出更多逻辑分区。因此，其主分区和扩展分区总数最多可以有 4 个，扩展分区最多只能有 1 个，而且扩展分区本身并不能用来存放用户数据。MBR 磁盘支持的最大容量为 2.2 TB。如图 2-3-1 所示为主分区、扩展分区和逻辑分区的关系。
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（2）GPT 格式：一种新的磁盘分区表格式。GPT 磁盘的第一扇区仍然保留了 MBR，称为 PMBR，P 是 protective 保护性的意思。PMBR 之后是分区表信息，包括表头和分区表项，表头包含首尾分区表位置和分区数量等信息，分区表项的数量不限制，但 Windows 限制了最多只允许 128 个分区，每个分区表项都是 128 字节，而且支持的磁盘容量也远大于 2 TB，磁盘的尾部则有一个和头部相同的备份分区表，如果头部的分区表损坏，那么可以使用尾部的备份分区表恢复。
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Windows 的分区使用 C，D，E 等来对分区进行命名。而 Linux 使用“设备名称+分区号码”表示磁盘的各个分区，对于主分区或扩展分区的编码为 1～4，逻辑分区则从 5 开始。这样的命名方式显得更加清晰，避免了因为增加或者卸载磁盘造成的盘符混乱。
Linux 的分区命名方法：IDE 磁盘采用“/dev/hdxy”来命名，x 表示磁盘（用 a，b 等来标识），y 是分区的编号（用 1，2，3 等来标识）。SCSI 磁盘采用“/dev/sdxy”来命名。光驱（不管是 IDE 类型或者 SCSI）将和 IDE 磁盘一样来命名。
IDE 磁盘和光驱设备将由内部连接来区分。第一个 IDE 信道的主（master）设备标识为/dev/hda，第一个 IDE 信道的从（slave）设备标识为/dev/hdb。按照这个原则，第二个 IDE 信道的主、从设备当然用/dev/hdc 和/dev/hdd 来标识。
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SCSI 磁盘或者光驱设备依赖于设备的 ID 号码，不考虑遗漏的 ID 号码。比如三个 SCSI设备的 ID 号码分别是 0，2，5，设备名称分别是/dev/sda、/dev/sdb、/dev/sdc。如果现在再添加一个 ID 号码为 3 的设备，那么这个设备将被以“/dev/sdc”来命名，ID 号码为 5 的设备将被称为“/dev/sdd”。
分区的号码不依赖于 IDE 或 SCSI 设备的命名，号码 1～4 为主分区或者扩展分区保留，从 5 开始才用来为逻辑分区命名。例如：第一块磁盘的主分区为 hda1，扩展分区为 hda2，扩展分区下的一个逻辑分区为 hda5。为便于理解，Linux 分区名称及其说明见表 2-3-1。
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3．磁盘管理工具（fdisk）
fdisk 命令的使用方法非常简单，只要把磁盘名称作为参数即可。fdisk 命令的最主要功能是修改分区表（partition table），其基本语法如下所示。
fdisk [选项] 磁盘名称
在命令提示符后面输入相应的选项来选择需要的操作，例如：输入 m 选项的功能是列出所有可用命令。fdisk 命令的常用选项及其功能见表 2-3-2。
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4．创建文件系统
磁盘分区创建完成后，需要为磁盘创建文件系统，即对其进行格式化，否则磁盘仍然无法使用。创建文件系统时需要确认分区上的数据是否可用，创建后删除分区内原有的数据，且数据不可恢复。mkfs 命令用于创建文件系统，其基本语法格式如下所示。
mkfs [选项] 分区设备名
mkfs 命令的常用选项及其功能见表 2-3-3。
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mkfs 命令的基本用法如例 2.3.1 所示。
例 2.3.1：mkfs 命令的基本用法
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5．分区挂载、卸载与自动挂载
（1）挂载、卸载。
所谓挂载，就是把新建的文件系统和目录建立一种关联的过程，这是使分区可以正常使用的最后一步。文件系统挂载到的目录称为挂载点。文件系统可以在系统引导过程中自动挂载，也可以手动挂载，手动挂载文件系统的命令是 mount，其基本语法如下所示。
mount [-t 文件系统类型] 分区名 目录名
-t 选项表示挂载分区的文件系统类型，但也可以省略，主要因为 mount 命令能自动检测出分区格式化时使用的文件系统。
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下面将光盘挂载到/mnt 目录下，挂载分区如例 2.3.2所示。
需要注意的是，在光盘挂载前，需要将光盘的设备状态设置为“已连接”，否则无法挂载成功。具体步骤为：“虚拟机”→“设置”→“硬件”→“CD/DVD（IDE）”→“设备状态”设置为“已连接”，“连接”处选择“使用 ISO 映像文件”，并找到 Rocky Linux 8.6 的映像文件，单击“确定”按钮即可。设置虚拟机的安装源如图 2-3-2 所示。
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关于分区挂载，需要特别注意以下3点。
① 不要把一个分区挂载到不同的目录下。
② 不要把多个分区挂载到同一个目录下。
③ 作为挂载点的目录最好是一个空目录。
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一般而言，挂载点应该是一个空目录，否则目录中原来的文件将被系统暂时隐藏。如果想看到原来的内容，那么就需要使用命令将分区卸载。卸载分区就是解除分区与挂载点的关联关系，卸载分区所用的命令是 umount。卸载分区如例 2.3.3 所示。
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（2）自动挂载。
mount 命令挂载的文件系统，当计算机重启或关机再启动时，需要重新执行 mount 命令才可挂载使用。如果希望文件系统在计算机重启或关机再启动时自动挂载，那么可以通过在/etc/fstab 文件末行添加如下内容，实现以后系统每次运行时分区自动挂载，如例 2.3.4所示。
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/etc/fstab 文件中的各列内容含义如下所示。
① 第 1 列：要挂载的设备（分区号），有卷标可以使用卷标。
② 第 2 列：文件系统的挂载点。
③ 第 3 列：所挂载文件系统的类型。
④ 第 4 列：文件系统的挂载选项，选项有很多，如 async（异步写入）、dev（允许建立设备文件）、auto（自动载入）、rw（读写权限）、exec（可执行）、nouser（普通用户不可挂载）、
suid（允许含有 suid 文件格式）、defaults（表示同时具备以上参数，所以默认使用 defaults）。还包括 usrquota（用户配额）、grpquota（组配额）等。
⑤ 第 5 列：提供 dump 功能来备份系统，“0”表示不使用 dump，“1”表示使用 dump，“2”也表示使用，不过重要性比“1”小些。
⑥ 第 6 列：指定计算机启动时文件系统的检查次序，“0”表示不检查，“1”表示最先检查，“2”表示检查，但检查时间比“1”晚。
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6．查看文件与空间使用情况
下面介绍日常的文件系统管理中常用的命令。
（1）df 命令。
df 命令用于从超级数据块中读取信息，以及查看系统中已经挂载的各个文件系统的磁盘使用情况，其基本语法如下所示。
df [选项] [目录或文件名]
df 命令的常用选项及其功能见表 2-3-4。
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任务2.3　管理磁盘分区与文件系统
df 命令在使用时，若不加任何选项和参数，则默认显示系统中所有的文件系统。df 命令的基本用法如例 2.3.5 所示。
例 2.3.5：df 命令的基本用法
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前面使用 mount|grep sdb 命令查看挂载信息，其实也可以使用 df 命令来实现。df 命令查询挂载信息如例 2.3.6 所示。
例 2.3.6：df 命令查询挂载信息
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（2）du 命令。
du 命令用于显示磁盘空间的使用情况。该命令逐级显示指定目录的每一级子目录占用文件系统数据块的情况，其基本语法如下所示。
du [选项] [目录或文件名称]
du 命令的常用选项及其功能见表 2-3-5。
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du 命令不加任何选项和参数时，显示当前目录及其子目录的磁盘空间容量。du 命令的基本用法如例 2.3.7 所示。
例 2.3.7：du 命令的基本用法
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用户可以使用-s 选项查看当前目录的磁盘空间容量；使用-S 选项仅显示目录本身的磁盘空间容量，如例 2.3.8 所示。
例 2.3.8：du 命令的基本用法—使用-s 和-S 选项
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（3）lsblk 命令。
使用 lsblk 命令同样可查看磁盘信息，lsblk 命令以树状结构列出了系统中的所有磁盘及磁盘的分区。lsblk 命令查看磁盘信息如例 2.3.9 所示。
例 2.3.9：lsblk 命令查看磁盘信息
任务实施
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1．为虚拟机添加硬盘
步骤 1：在进行磁盘管理之前需先添加一块硬盘。在虚拟机中添加硬盘非常容易，在虚拟机界面单击“编辑虚拟机设置”按钮，弹出“虚拟机设置”对话框，如图 2-3-3 所示。
步骤 2：单击“添加”按钮，弹出“添加硬件向导”对话框，在“硬件类型”列表框中选择“硬盘”选项，如图 2-3-4 所示。
任务实施
任务2.3　管理磁盘分区与文件系统
步骤3：单击“下一步”按钮，选择磁盘类型为“SCSI”；单击“下一步”按钮，单击“创建新虚拟磁盘”单选按钮；单击“下一步”按钮，指定磁盘大小为“20”GB，并单击“将虚拟磁盘存储为单个文件”单选按钮；单击“下一步”按钮，设置保存位置，如图2-3-5和图2-3-6所示。硬盘添加完成效果如图2-3-7所示。
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2．使用 fdisk 命令创建磁盘分区
（1）查看磁盘信息。使用 fdisk 命令可查看磁盘信息，如下所示。
任务实施
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（2）创建主分区。
步骤 1：利用如下所示命令，打开 fdisk 操作菜单。
[root@bogon ~]#fdisk /dev/sdb
步骤 2：输入 p 命令，查看当前分区表。从命令执行结果可以看到，/dev/sdb 硬盘并无任何分区。
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步骤 3：输入 n 命令，再输入 p 命令，并且创建编号为 1 和 2 的主分区，两个主分区大小均为 5 GB，如下所示。
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（4）创建逻辑分区。
在扩展分区上创建逻辑分区，其中一个空间大小为 8 GB，剩下空间全部分给另外一个逻辑分区，逻辑分区无须指定编号，如下所示。
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（5）查看分区结果。
在全部分区完成后，可以使用p命令查看分区结果。分区完成后，需输入w命令将新的分区表写入磁盘，否则新的分区表不起任何作用，如下所示。
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3．使用mkfs命令建立文件系统
使用mkfs.xfs /dev/sdb1命令将主分区/dev/sdb1格式换成xfs分区，如下所示。
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4．分区手动挂载
步骤1：本任务将/dev/sdb1挂载到/data1下、/dev/sdb2挂载到/data2下、/dev/sdb5挂载到/data3、/dev/sdb6挂载到/data4，具体操作如下所示。
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4．分区手动挂载
步骤2：挂载成功后，可通过mount|grep sdb命令查看挂载信息，如下所示。
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5．分区自动挂载
步骤1：在系统每次运行时，实现分区自动挂载，可在/etc/fstab文件中将/dev/sdb1分区以defaults方式挂载到/data1挂载点，添加内容如下所示。
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5．分区自动挂载
步骤2：重启计算机，可通过mount|grep sdb1命令查看挂载信息，如下所示。
任务小结
（1）添加磁盘时，最好在关闭系统后在添加，否则可能会导致添加不成功。
（2）对磁盘进行分区能够优化磁盘管理，提高系统运行效率和安全性。
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