目录一、磁盘结构与分区1.1 硬盘物理结构1.2 硬盘数据存储结构1.3 Linux 磁盘设备命名规则1.3.1磁盘设备1.3.2分区设备二、分区表 MBR 与 GPT2.1 MBR 分区表2.1.1存储位置2.1.2扇区内部结构2.1.3核心限制2.2 GPT 分区表2.2.1核心优势2.2.2适配场景2.3对比三、Linux 常见文件系统 磁盘查看命令3.1 主流文件系统3.2 磁盘扫描与查看命令四、磁盘分区工具4.1 fdiskMBR 优先兼容 GPT4.2 gdiskGPT 专用工具4.3 parted五、查看、格式化与挂载磁盘5.1查看磁盘5.2 磁盘格式化创建文件系统5.3 磁盘挂载、卸载与永久挂载5.3.1 临时挂载操作5.3.2 卸载磁盘5.3.3 永久挂载 /etc/fstab5.4 swap分区5.5小结六、LVM 概述与管理6.1 LVM 概述逻辑6.1.1基础定义6.1.2三层核心组件6.1.3完整存储层级结构6.2LVM 管理命令汇总6.3LVM 实战操作步骤6.3.1 创建逻辑卷完整流程6.3.2LV 扩容操作流程6.3.3整套 LVM 删除流程反向操作6.4 LVM 创建简易流程七、总结一、磁盘结构与分区1.1 硬盘物理结构硬盘Hard Disk Drive, HDD的物理结构主要由以下几个核心部件组成(1) 盘片Platter硬盘的核心存储载体。通常由多个玻璃或铝制盘片堆叠而成每片盘片有上下两个盘面每个盘面都可以存储数据。(2) 磁头Read/Write Head负责读取和写入数据的装置。它悬浮在盘片表面极近的地方不接触盘片。每个盘面都对应一个独立的磁头所有磁头物理上连接在同一个磁头臂上协同工作。图1-11.2 硬盘数据存储结构数据在硬盘上的存储是基于磁道和扇区的从微观到宏观分为以下结构(1) 扇区Sector磁盘寻址的最小存储单位。传统机械硬盘的每个扇区大小为 512 字节。数据读写时操作系统通常以扇区为单位进行调度。(2) 磁道Track盘片表面以盘片中心为圆心画出的一系列同心圆轨道。当盘片旋转时磁头在特定的磁道上移动以读写数据。单盘片上的磁道是同心圆。(3) 柱面Cylinder在多盘片结构中将所有盘片上处于相同半径位置的磁道组合在一起形成一个圆柱形的区域称为柱面。在早期的磁盘寻址中柱面是定位数据的重要参考。(4) CHSCylinder-Head-Sector即 柱面/磁头/扇区​ 寻址方式。这是早期机械硬盘使用的物理寻址方式通过这三个坐标来精确定位数据所在的扇区。随着硬盘容量增大这种寻址方式被更高效的 LBA逻辑块寻址所取代。1.3 Linux 磁盘设备命名规则在 Linux 系统中所有的硬件设备都被映射为文件存放在/dev目录下。磁盘设备的命名有严格的规则1.3.1磁盘设备①/dev/sd[a-z]代表 SATA、SCSI 或 NVMe 接口的硬盘现代服务器和大部分 PC 的主流命名②/dev/hd[a-z]代表 老式的 IDE 接口硬盘在早期的 PATA 时代使用现在的系统已基本淘汰。1.3.2分区设备① 主分区编号为 1-4。一块硬盘在 MBR 分区表下最多只能有 4 个主分区或 3 个主分区 1 个扩展分区。命名示例/dev/sda1,/dev/sda2,/dev/sda3,/dev/sda4。② 逻辑分区编号 从 5 开始。只有当创建了扩展分区编号通常为 4后才能在扩展分区内划分逻辑分区。命名示例/dev/sda5,/dev/sda6等。即使扩展分区是 sda4逻辑分区也从 5 开始而不是 4。注在 GPT 分区表中没有主/扩展/逻辑之分所有分区编号通常从 1 开始但命名规则仍沿用/dev/sda1,/dev/sda2...二、分区表 MBR 与 GPT2.1 MBR 分区表MBR 即主引导记录是传统磁盘分区方案存储在磁盘最开头的 512 字节扇区。2.1.1存储位置磁盘首个 512 字节扇区0 号扇区。2.1.2扇区内部结构0~445 字节引导代码系统开机时执行负责加载操作系统引导程序446~509 字节分区表共 64 字节每条分区记录 16 字节510~511 字节有效标识0x55AABIOS 识别磁盘可引导的标记。2.1.3核心限制容量上限受 32 位寻址约束单块磁盘最大仅识别 2TiB 空间分区数量限制分区表仅能存放 4 条主分区记录最多 4 个主分区若需要更多分区只能划分3 主 1 扩展分区在扩展分区内创建多个逻辑分区。2.2 GPT 分区表GPT 全称全局唯一标识分区表是 UEFI 规范配套的新式分区标准解决了 MBR 的容量、分区数量、容错缺陷。2.2.1核心优势超大容量支持使用 64 位 LBA 寻址可支持 ZB 级别的超大容量硬盘无 2TiB 限制分区数量充足默认最多支持 128 个主分区不需要扩展分区、逻辑分区自带容错机制分区表头部、分区条目均保存多份副本磁盘分区表损坏时可自动恢复数据安全性更高。2.2.2适配场景必须搭配 UEFI 固件启动模式使用Windows10/11、新版 Linux 等现代操作系统默认采用 GPT 分区格式是当下装机、大容量硬盘的标准方案。2.3对比对比维度MBRGPT寻址位数32 位64 位最大磁盘容量2.1TiB9.4ZB主分区上限4 个需扩展分区扩容128 个无扩展分区概念容错能力仅单份分区表损坏难恢复分区表多副本支持修复启动模式传统 Legacy BIOSUEFI主流新电脑适用设备老旧小容量硬盘、老式主机新电脑、4T 及以上大容量磁盘三、Linux 常见文件系统 磁盘查看命令3.1 主流文件系统(1) XFSCentOS7 默认文件系统大文件读写性能优异断电后数据恢复速度快多用于数据库、大容量存储业务。(2) EXT4稳定性强、通用性高是 CentOS6 系统默认文件系统适配绝大多数传统 Linux 业务场景。(3) SWAP交换分区充当系统虚拟内存物理内存不足时缓存闲置进程数据分区容量建议设置为物理内存的 1.5-2 倍。(4) 其他文件系统① JFS日志型文件系统依靠日志记录机制宕机后可快速完成数据校验修复。② FAT32跨平台兼容格式Windows、Linux、Mac 均可直接读写单文件上限 4GB无用户权限多用于 U 盘、移动硬盘。③ NTFSWindows 专用文件系统Linux 原生仅支持只读安装 ntfs-3g 工具后才能实现完整读写。3.2 磁盘扫描与查看命令(1) 识别新增硬盘无需重启服务器 命令echo - - - /sys/class/scsi_host/hostX/scan 扫描后系统可识别新添加的硬盘设备。(2) 查看全部分区列表 命令fdisk -l 作用列出服务器全部磁盘、分区、容量、分区类型、设备名称等完整硬件信息。(3) 树形化查看块设备 lsblk以树形分层展示磁盘、分区层级结构 -f额外显示分区文件系统类型与 UUID常用于永久挂载配置四、磁盘分区工具4.1 fdiskMBR 优先兼容 GPT(1) 交互常用指令① m查看帮助信息图4-1② p打印磁盘现有分区列表图4-2③ n新建磁盘分区图4-3④ d删除已有分区图4-4⑤ t修改分区类型 ID图4-5⑥ w保存分区表并退出图4-6⑦ q不保存任何修改直接退出图4-74.2 gdiskGPT 专用工具(1) 交互常用指令① o新建空白 GPT 分区表图4-8② p查看磁盘分区信息图4-9③ n创建新分区图4-10④ d删除指定分区图4-11⑤ t更改分区类型图4-12⑥ w保存分区操作图4-13⑦ q直接退出放弃修改图4-144.3 partedparted 为一体化分区工具同时支持 MBR、GPT 两种分区格式支持命令行非交互脚本操作可实现分区创建、删除、调整分区大小、修改分区表类型、格式化等全流程磁盘操作。五、查看、格式化与挂载磁盘5.1查看磁盘(1)df查看已挂载文件系统容量 常用 df -h 人类可读 -T 含类型 -i inode图5-1(2)lsblk -f看设备、类型、LABEL、UUID、挂载点图5-25.2 磁盘格式化创建文件系统(1) 普通分区格式化① XFS 格式mkfs.xfs /dev/sdX1② FAT32 格式mkfs.vfat -F 32 /dev/sdX1(2) 交换分区初始化 命令mkswap /dev/sdX1(3) 获取分区 UUID 命令blkid /dev/sdX15.3 磁盘挂载、卸载与永久挂载5.3.1 临时挂载操作(1) 基础磁盘挂载mount 设备 挂载点 (2) ISO 镜像挂载mount -o loop xxx.iso/mnt图5-15.3.2 卸载磁盘命令umount 设备名 / 挂载目录图5-25.3.3 永久挂载 /etc/fstab(1) 文件 6 个字段UUID / 设备 挂载点 文件系统 挂载参数 dump 备份 fsck 检测序号(2) 标准配置示例UUIDxxx /data xfs defaults 0 2(3) 校验 fstab 配制: mount -a(4)步骤1查看UUID blkid图5-32 vim /etc/fstab 修改配置文件图5-43 mount -a 不报错图5-54重启(reboot)查看(df -h)挂载图5-65.4 swap分区前提创建:修改sdc3为swap图5-7swap 分区的管理是通过专门的命令完成的(1) 初始化 mkswap /dev/sdc3图5-8(2)启用 swapon /dev/sdc3图5-9(3)禁用 swapoff /dev/sdc3图5-10(4)查看 swapon -s5.5小结(1)识别新盘 echo - - - /sys/class/scsi_host/hostX/scan(2)分区 fdisk /dev/sdX 或 gdisk /dev/sdX GPT)(3)格式化 mkfs.xfs /dev/sdX1 或 EXT4/其他(4)创建挂载点 mkdir -p /data(5)临时挂载 mount /dev/sdX1 /data(6) 永久挂载 blkid 获取 UUID → 写入 /etc/fstab → mount -a 验证六、LVM 概述与管理6.1 LVM 概述逻辑6.1.1基础定义1英文全称Logical Volume Manager中文逻辑卷管理2核心作用可在不丢失原有数据的前提下动态调整磁盘容量提升磁盘管理灵活性3使用限制存放引导文件的 /boot 分区不支持基于 LVM 创建6.1.2三层核心组件1PV 物理卷底层存储单元① 对应整块硬盘或独立磁盘分区示例/dev/sdb1② 完成初始化后自动拆分为 PE 物理块PE 默认大小 4MB③ PE 尺寸越小磁盘空间利用率越高PE 总数上限 65534 块会限制 VG 最大容量2VG 卷组统一存储资源池① 将多个 PV 聚合整合形成一块完整逻辑存储池② 支持动态添加、移除 PV实现存储灵活扩容③ 容量示例160G PV 500G PV 660G 卷组3LV 逻辑卷用户可使用分区① 从 VG 存储池中划分出的逻辑区域用于创建文件系统② 完成格式化后挂载至目录即可正常读写数据6.1.3完整存储层级结构硬盘 / 分区 → PV → VG → LV → XFS/EXT4 文件系统 → 挂载点6.2LVM 管理命令汇总扫描查看设备pvscan、vgscan、lvscan创建对应组件pvcreate、vgcreate、lvcreate查看详细信息pvdisplay、vgdisplay、lvdisplay删除对应组件pvremove、vgremove、lvremove扩容操作 1PV无扩容命令 2VGvgextend 3LVlvextend缩容操作 1PV无缩容命令 2VGvgreduce 3LVlvreduce6.3LVM 实战操作步骤6.3.1 创建逻辑卷完整流程识别新增硬盘无需重启服务器 echo - - - /sys/class/scsi_host/host0/scan图6-1磁盘分区配置 使用 fdisk 工具对磁盘分区fdisk /dev/sdb、fdisk /dev/sdc分区类型 ID 修改为 8eLinux LVM 标识图6-2创建物理卷 PV pvcreate /dev/sdc1 /dev/sdc1图6-3创建卷组 VG vgcreate vgname1 /dev/sdc1 /dev/sdc2图6-4创建逻辑卷 LV lvcreate -L 20G -n lvname1 vgname1图6-5文件系统格式化 挂载 1格式化mkfs.xfs/dev/vgname1/lvname1图6-6 2创建挂载目录mkdir /opt/M图6-7 3临时挂载mount /dev/vgname1/lvname1 /opt/M图6-8 4验证挂载状态df -Th图6-96.3.2LV 扩容操作流程1.新增物理卷并将 PV 加入目标卷组1初始化新分区为 PVpvcreate /dev/sdb3图6-102扩展 VG 容量vgextend vgname1 /dev/sdb3图6-112.扩展逻辑卷空间 lvextend -L1G /dev/vgname1/lvname1图6-123.刷新文件系统让扩容容量生效图6-13图6-14图6-151XFS 文件系统xfs_growfs /dev/vgname1/lvname12EXT4 文件系统resize2fs /dev/vgname1/lvname16.3.3整套 LVM 删除流程反向操作卸载挂载目录umount /opt/M图6-16删除逻辑卷lvremove /dev/vgname1/lvname1图6-17删除卷组vgremove vgname1图6-18清除分区 LVM 标识pvremove /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdc2图6-196.4 LVM 创建简易流程新增硬盘 → fdisk 磁盘分区 → pvcreate 生成 PV → vgcreate 构建 VG → lvcreate 划分 LV → mkfs 格式化文件系统 → mount 挂载使用七、总结磁盘底层基础 硬盘由盘片、磁头组成扇区是最小存储单元Linux 磁盘主流命名/dev/sdMBR 分区主分区 1-4、逻辑分区从 5 起GPT 无分区类型区分。两种分区表对比 MBR 适配老式 BIOS仅支持 2TiB 硬盘、最多 4 个主分区无容错GPT 搭配 UEFI支持 ZB 级硬盘、128 个主分区。文件系统与查看命令 主流系统XFSCentOS7、EXT4CentOS6、SWAP 虚拟内存FAT32 跨平台NTFS 仅 Windows 原生读写。 常用命令无需重启识别新硬盘、fdisk -l查看分区、lsblk -f查看设备 UUID、df查看挂载容量。分区工具fdisk适配 MBRgdisk专用 GPTparted同时支持两种分区表可脚本自动化操作。磁盘挂载整套流程 新硬盘识别→分区→mkfs 格式化→mount临时挂载写入/etc/fstab实现永久挂载用mount -a校验swap 分区需单独初始化、启用 / 关闭。LVM 逻辑卷管理 三层架构 PV→VG→LV核心优势是无损动态扩容磁盘/boot不能使用 LVM。 操作流程分区设类型 8e→创建 PV/VG/LV→格式化挂载扩容需新增磁盘扩充 VG 再扩展 LV最后刷新文件系统删除操作与创建反向执行。整体核心逻辑 普通磁盘操作链路识别→分区→格式化→挂载传统固定分区无法灵活扩容LVM 分层存储解决该痛点生产环境新主机、4T 以上硬盘优先 GPTLVM 方案。