Linux 硬盘管理（高级）---分区、格式化、挂载、解除挂载

一、购买云硬盘并挂载

注意：云硬盘必须和实例在同一个区域！

二、检测硬盘的分区表格式

两种分区表格式：msdos(MBR)、GPT
两种分区表格式的区别：
- MBR：即“主引导记录”，是位于硬盘最前端的512字节的引导代码，包括446个字节的“主引导程序”，64个字节的分区表（每个分区16个字节，共4个分区），2个字节结束标志。由于分区只由16个字节控制，所以分区的大小被限制在2TB左右。
- GPT：即“全局唯一标识分区表”，被用于替代MBR分区表。
  
  GPT分区表结构图
  - LBA0^[1]存储了为了兼容性考虑而放置的传统MBR分区表，这样做有以下几个优点：
    1. 在不支持GPT启动的系统中，可以防止因为无法识别而删除分区的危险
    2. 在支持GPT启动的系统中，这部分存储了第一阶段用于启动的代码，还有一个标识为0xEE的分区，用以标识该硬盘使用GPT分区表
  - LBA1记录了分区表头，其中定义了硬盘的可用空间以及组成分区表的项的大小和数量，除此之外，还定义了诸如分区表头、备份分区表头、分区表项、备份分区表项、分区表项大小、数量、可用分区位置等等信息，一般来说，分区表项为128字节，有128个，占据32个LBA
  - LBA2-LBA33分区表项，记录了分区位置，属性（是否只读），分区名字
  - LBA-33 - LBA 2备份分区表项
  - LBA-1备份分区表头

使用parted -l查看硬盘的分区表格式,其中Partition Table标识分区表格式。

$parted -l
Disk Flags: 

Model: Virtio Block Device (virtblk)
Disk /dev/vda: 53.7GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: msdos
Disk Flags: 

Number  Start   End     Size    Type     File system  Flags
 1      1049kB  53.7GB  53.7GB  primary  ext4         boot


Model: Virtio Block Device (virtblk)
Disk /dev/vdb: 10.7GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: msdos
Disk Flags: 

Number  Start  End  Size  Type  File system  Flags

三、给硬盘分区

给分区表为MBR的硬盘进行分区。

fdisk命令详解
- 用法：
  1. fdisk [options] <disk> 给硬盘分区
  2. fdisk [options] -l <disk> 列出分区表信息
  3. fdisk -s <partition> 显示指定分区大小
- 选项：
  [-b] 扇区单位大小
  [-c] 兼容模式
  [-u] 以扇区还是柱面为单位进行显示
  [-v] 显示fdisk的版本
  [-C -H -S] 柱面、磁头、扇区的数量
- 分区命令
  a 将指定主分区标记为活动分区，活动分区可以有多个，不会有影响，只是表示这个分区可能存在系统，可以从这启动
  c 设置兼容性标记（废弃）
  d 删除一个分区
  g 创建一个新的空GPT分区表
  G 创建一个IRIX（SGI）分区表
  l 列出所有分区类型即对应编号
  m 打印菜单（就是这个菜单）
  n 创建一个新的分区
  o 创建一个新的空DOS 分区表
  p 打印分区表信息
  q 退出但不保存
  t 更改分区类型
  v 检验分区表，显示还有多少未分配的空间
  w 保存
  x 额外功能（慎用，除非熟知效果）
分区说明
1）MBR分区格式的最多只能有4个分区，由主分区以及扩展分区共享
2）主分区至少要有一个，扩展分区最多有一个
3）逻辑分区建立在扩展分区上，数量不限
使用fdisk给硬盘分区

//主分区1、2048为第一个起始扇区，大小5G
Command (m for help): n
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): p
Partition number (1-4, default 1): 1
First sector (2048-20971519, default 2048): 
Using default value 2048
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-20971519, default 20971519): +5G
Partition 1 of type Linux and of size 5 GiB is set
//扩展分区2
Command (m for help): n
Partition type:
   p   primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
   e   extended
Select (default p): e
Partition number (2-4, default 2): 
First sector (10487808-20971519, default 10487808): 
Using default value 10487808
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (10487808-20971519, default 20971519): 
Using default value 20971519
Partition 2 of type Extended and of size 5 GiB is set
//逻辑分区5
Command (m for help): n
Partition type:
   p   primary (1 primary, 1 extended, 2 free)
   l   logical (numbered from 5)
Select (default p): l
Adding logical partition 5
First sector (10489856-20971519, default 10489856): 
Using default value 10489856
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (10489856-20971519, default 20971519): 
Using default value 20971519
Partition 5 of type Linux and of size 5 GiB is set
//打印分区表信息
Command (m for help): p

Disk /dev/vdb: 10.7 GB, 10737418240 bytes, 20971520 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 label type: dos
Disk identifier: 0xa799a350

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/vdb1            2048    10487807     5242880   83  Linux
/dev/vdb2        10487808    20971519     5241856    5  Extended
/dev/vdb5        10489856    20971519     5240832   83  Linux
//确认正确后，保存退出
Command (m for help): wq
The partition table has been altered!

Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.

给分区表为GPT的硬盘进行分区
- parted命令详情
  - 用法：parted [options] [device]
  - 选项：
    [-l] 列出所有块设备上的分区表信息
    [-m] 输出简化的格式化的信息
    [-v] 输出该命令的版本
    [-s] 非交互，适应于脚本
    [-a] 设置新分区的对齐方式，可选值：none、cylinder（按柱面对齐）、minimal（对齐到物理块的最小单元，可以发挥硬盘最大的效能）、optimal（在保证最佳性能的情况下，对齐到物理块的最小单元的倍数）
  - 命令：
    align-check [align-type] <partition-number> 检测指定分区是否是指定对齐方式（min、opt，可以同时满足两种对齐方式）
    help 打印命令项
    mklabel <label-type> 转换硬盘的分区表结构（从MBR到GPT会丢失所有的数据）
    mkpart <part-name> <start> <end> 创建一个分区
    name <partition-number> <name> 为指定分区改名
    print 打印分区表信息
    quit 退出
    rescue <start> <end> 当不小心删除了某个分区时，可以指定搜索范围，如果搜索到了残存的系统，将会恢复分区
    resizepart <partition-number> <end> 更改分区的结束位置
    rm <partition-number> 删除分区
    select <device> 选择需要进行操作的设备
    unit 设置显示单位，s（sector）、B、KiB（1024B）、MiB、GiB、TiB、KB（1000B）、MB、GB、TB、%、cyl（柱面）、chs、compact（自动单位）
    version 版本
- 使用parted命令进行分区
```
$parted -a opt /dev/vdb
GNU Parted 3.1
Using /dev/vdb
Welcome to GNU Parted! Type 'help' to view a list of commands.  
//创建一个分区，opt、min对齐，容量一半，文件系统ext4
(parted) mkpart                                                           
Partition name?  []? part1                                                
File system type?  [ext2]? ext4                                           
Start? 0%                                                                 
End? 50% 
//创建第二个分区，opt、min对齐，容量剩下全部，文件系统ext4
(parted) mkpart                                                           
Partition name?  []? part2                                                
File system type?  [ext2]? ext4                                           
Start? 50%                                                                
End? 100%
//打印查看结果
(parted) print                                                            
Model: Virtio Block Device (virtblk)
Disk /dev/vdb: 10.7GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags: 

Number  Start   End     Size    File system  Name   Flags
 1      1049kB  5369MB  5368MB               part1
 2      5369MB  10.7GB  5368MB               part2                                                               
```
- 额外说明：
  1. 和fdisk不一样的是，它会直接生效，没有保存项
  2. 关于标记的命令没有列出
  3. 如何对齐到最优性能（opt）：
    - 使用%来分配空间，使用%将会自动对齐到sector并保证最优性能
    - 计算法：How to align partitions for best performance using parted

四、格式化分区

mkfs命令用法：`mkfs -t [file-system-type] <device> [size]
使用mkfs格式化分区
注意：是格式化分区，而不是格式化硬盘（会清空所有分区数据，改变分区表结构），MBR格式的分局fdisk列出的分区的device的名字格式化就可以了，GPT格式的在硬盘设备名后加上分区序号就是分区名了

//格式化分区part1
$mkfs -t ext4 /dev/vdb1
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
327680 inodes, 1310464 blocks
65523 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=1342177280
40 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
    32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736

Allocating group tables: done                            
Writing inode tables: done                            
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done 

//格式化分区part2
$mkfs -t ext4 /dev/vdb2
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
327680 inodes, 1310464 blocks
65523 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=1342177280
40 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
    32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736

Allocating group tables: done                            
Writing inode tables: done                            
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

//查看格式化后的情况
$parted -l
Model: Virtio Block Device (virtblk)
Disk /dev/vdb: 10.7GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags: 

Number  Start   End     Size    File system  Name   Flags
 1      1049kB  5369MB  5368MB  ext4         part1
 2      5369MB  10.7GB  5368MB  ext4         part2

五、硬盘挂载到系统

mount命令使用详解
- 用法：mount [options] <source> <directory>
- 选项：
  [-a] 挂载所有记录在/etc/fstab的文件系统
  [-l] 列出所有已经挂载的信息，与/etc/mtab中同
  [-n] 不将变动写入/etc/mtab，/etc/mtab是记录所有挂载信息的文件，任何挂载的变动都会被写入该文件
  [-r] 以只读方式挂载，挂在后，不可对硬盘内的数据进行修改操作
  [-w] 以读写方式挂载
  [-t] 设置挂载时候的文件系统类型，如果设置的类型与硬盘中的文件系统类型不一致，将会报错
  [-o] 一些额外选项，某些选项即使不指定也是
  
  async：异步模式（默认）
  sync：同步模式
  auto/noauto：支持自动挂载（默认）/不支持自动挂载
  exec/noexec：支持将该文件系统上的应用程序应用为进程（默认）/不支持
  dev/nodev：支持在该文件系统上使用设备文件（默认）/不支持
  suid/nosuid：支持在该文件系统上使用特殊权限（默认）/不支持
  remount：重新挂载
  ro：只读模式
  rw: 读写模式（默认）
  user/nouser：允许普通用户挂载这个设备/不允许（默认）
  acl：启用此文件系统上的acl功能
mount命令额外说明：
1. mount命令能够挂载的不仅仅只有硬盘，这里只列出了部分命令
2. 如果挂载目标文件夹下不为空，则挂载后这些文件会被隐藏
3. 查看当前挂载的设备，还可以查看/proc/mounts
使用mount命令挂载分区：

//以读写方式挂载文件系统为ext4的分区part1
$mount -t ext4 /dev/vdb1 /local/ext_disk
//以只读方式挂载文件系统为ext4的分区part2
$mount -r -t ext4 /dev/vdb2 ext_ro_disk
//查看硬盘是否挂载成功
$df -hT
Filesystem     Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/vda1      ext4       50G  5.2G   42G  12% /
/dev/vdb1      ext4      4.8G   20M  4.6G   1% /local/ext_disk
/dev/vdb2      ext4      4.8G   20M  4.6G   1% /local/ext_ro_disk

六、解除挂载

umount命令详解
[-a] 卸载所有文件系统
[-A] 卸载所有挂载了指定设备的挂载点
[-d] 如果卸载的是loop设备，则同使释放掉这个loop设备^[2]

使用umount卸载所有挂载了part2分区的目录

umount -A /dev/vdb2
//查看卸载结果
$df -hT
Filesystem     Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/vda1      ext4       50G  5.3G   42G  12% /
/dev/vdb1      ext4      4.8G   20M  4.6G   1% /local/ext_disk

参考文档：
[1.Linux硬盘管理——MBR 与 GPT]
[2.Parted User’s Manual]
[3.How to align partitions for best performance using parted]
[4.Linux中挂载详解以及mount命令用法]

LBA指的是逻辑区块地址，替代早期的CHS寻址方式，LBA以编号（从0开始）来定位区块 ↩
loop设备是一个伪设备，目的是为了像访问块设备一样访问一个带有文件系统的文件，如光盘的ISO镜像，就可以创建为loop设备，并挂载，然后就可以像块设备一样访问了
[-n] 不将更改写入/etc/mtab
[-R] 递归卸载
[-r] 如果卸载失败，则以只读方式重新挂载
[-t] 仅仅卸除指定文件系统类型的设备 ↩