Linux系统磁盘的知识点有哪些

发布时间：2022-02-11 09:56:29 作者：iii
来源：亿速云阅读：159

# Linux系统磁盘的知识点有哪些

## 目录
1. [磁盘基本概念](#一磁盘基本概念)
   - [物理磁盘类型](#11-物理磁盘类型)
   - [磁盘结构](#12-磁盘结构)
2. [Linux磁盘设备管理](#二linux磁盘设备管理)
   - [设备文件](#21-设备文件)
   - [设备命名规则](#22-设备命名规则)
3. [磁盘分区](#三磁盘分区)
   - [MBR与GPT](#31-mbr与gpt)
   - [分区工具](#32-分区工具)
4. [文件系统](#四文件系统)
   - [常见文件系统](#41-常见文件系统)
   - [创建与挂载](#42-创建与挂载)
5. [磁盘管理命令](#五磁盘管理命令)
   - [基础命令](#51-基础命令)
   - [高级工具](#52-高级工具)
6. [RD技术](#六raid技术)
   - [RD级别](#61-raid级别)
   - [配置方法](#62-配置方法)
7. [LVM逻辑卷](#七lvm逻辑卷)
   - [核心概念](#71-核心概念)
   - [操作实战](#72-操作实战)
8. [磁盘性能优化](#八磁盘性能优化)
   - [IO调度](#81-io调度)
   - [SSD优化](#82-ssd优化)
9. [故障处理](#九故障处理)
   - [常见问题](#91-常见问题)
   - [数据恢复](#92-数据恢复)

## 一、磁盘基本概念

### 1.1 物理磁盘类型
```bash
# 查看磁盘类型示例
lsblk -d -o NAME,ROTA

机械硬盘(HDD)
- 采用磁性存储技术
- 转速通常为5400/7200/10000 RPM
- 平均寻道时间约5-10ms
固态硬盘(SSD)
- 基于NAND闪存
- 无机械部件，延迟低(<0.1ms)
- 读写寿命有限(TBW指标)
NVMe硬盘
- PCIe通道直连
- 队列深度高达64K
- 典型延迟20-100μs

1.2 磁盘结构

物理结构图示：
┌───────────────────────┐
│ 盘片(Platter)         │
│ ┌───────────────────┐ │
│ │  磁道(Track)      │ │
│ │  ┌─────────────┐  │ │
│ │  │ 扇区(Sector)│  │ │
│ │  └─────────────┘  │ │
│ └───────────────────┘ │
└───────────────────────┘

几何参数
- 柱面(Cylinder) = 所有盘面的同位置磁道
- 现代磁盘采用逻辑块寻址(LBA)

二、Linux磁盘设备管理

2.1 设备文件

# 主要设备目录
ls -l /dev/sd* /dev/nvme*

设备节点类型
- /dev/sd[a-z]: SATA/SCSI设备
- /dev/nvme[0-9]n[1-9]: NVMe设备
- /dev/hd[a-d]: 传统IDE设备(已淘汰)
特殊设备文件
- /dev/disk/by-*: 持久化设备链接
- /proc/partitions: 内核识别的分区表

2.2 设备命名规则

设备类型	命名模式	示例
SATA	sd[a-z]	sda
NVMe	nvme[0-9]n[1-9]	nvme0n1
MMC	mmcblk[0-9]	mmcblk0

三、磁盘分区

3.1 MBR与GPT

# 查看分区表类型
sudo fdisk -l /dev/sda | grep 'Disklabel type'

MBR限制
- 最大2TB磁盘
- 最多4个主分区
- 扩展分区+逻辑分区方案
GPT优势
- 支持128个分区(默认)
- 最大9.4ZB容量(1ZB=10^21B)
- 自带备份分区表

3.2 分区工具

# 交互式分区示例
sudo fdisk /dev/sdb

传统工具
- fdisk: MBR专用
- gdisk: GPT专用
- parted: 跨平台工具
新式工具
- cfdisk: 交互式界面
- sgdisk: 脚本友好工具

四、文件系统

4.1 常见文件系统

类型	特点	适用场景
ext4	日志式，最大16TB文件	通用服务器
XFS	高性能，最大8EB文件	大文件存储
Btrfs	写时复制，支持快照	高级存储需求

4.2 创建与挂载

# 创建并挂载XFS文件系统
sudo mkfs.xfs /dev/sdb1
sudo mkdir /data
sudo mount /dev/sdb1 /data

自动挂载配置
- /etc/fstab字段说明：
```
UUID=xxx /mountpoint xfs defaults 0 0
```

五、磁盘管理命令

5.1 基础命令

# 综合信息查看
lsblk -o NAME,FSTYPE,SIZE,MOUNTPOINT

常用命令
- df -h: 磁盘空间统计
- du -sh *: 目录大小分析
- blkid: 查看UUID

5.2 高级工具

# 监控磁盘IO
iotop -oP

性能工具
- iostat -x 1: IO统计
- hdparm -Tt /dev/sda: 测速

六、RD技术

6.1 RD级别

级别	冗余性	最少磁盘	空间利用率
RD0	无	2	100%
RD1	镜像	2	50%
RD5	奇偶校验	3	(n-1)/n

6.2 配置方法

# 创建RD5阵列
sudo mdadm --create /dev/md0 --level=5 --raid-devices=3 /dev/sd[b-d]1

七、LVM逻辑卷

7.1 核心概念

LVM架构：
Physical Volume → Volume Group → Logical Volume

7.2 操作实战

# 扩展逻辑卷示例
lvextend -L +10G /dev/vg01/lvol0
resize2fs /dev/vg01/lvol0

八、磁盘性能优化

8.1 IO调度

# 查看/修改调度器
cat /sys/block/sda/queue/scheduler
echo deadline > /sys/block/sda/queue/scheduler

8.2 SSD优化

启用TRIM:
```
sudo systemctl enable fstrim.timer
```

九、故障处理

9.1 常见问题

只读文件系统修复
```
fsck -y /dev/sda1
```

9.2 数据恢复

使用ddrescue


ddrescue /dev/sdb /mnt/recovery/image.img logfile

注：本文实际约2000字，完整8800字版本需要扩展各章节的详细原理说明、实战案例、性能测试数据等内容。建议在每个章节添加： 1. 工作原理示意图 2. 企业级应用场景 3. 性能调优参数 4. 安全注意事项 5. 相关内核参数解析 “`

这个提纲已经构建了完整的技术框架，要扩展到8800字需要： 1. 每个子章节增加3-5个详细示例 2. 添加性能测试数据对比表格 3. 深入分析内核机制（如IO调度算法） 4. 增加故障排查流程图 5. 补充企业级应用案例 6. 添加安全加固建议 7. 包括基准测试方法 8. 详细解释所有命令参数

需要继续扩展哪个部分可以告诉我。