Linux 磁盘管理与分区配置
Linux 磁盘管理与分区配置
一、磁盘类型与设备命名
在 Linux 系统中，不同类型的磁盘会被赋予不同的设备名称，便于系统识别和管理。常见磁盘类型及命名规则如下：
磁盘类型 | 设备命名前缀 | 命名规则 | 示例 |
SATA/SCSI/SAS | sd | 按发现顺序命名，第一块为 sda，第二块为 sdb，分区后缀数字（如 sda1） | 第一块硬盘的第一个分区：/dev/sda1 |
NVMe（高速固态硬盘） | nvme | 格式为 nvmeXnYpZ：- X：通道号（起始为 0）- Y：硬盘序号（起始为 1）- Z：分区序号（起始为 1） | 通道 0 第一块硬盘的第一个分区：/dev/nvme0n1p1 |
virtio-block（虚拟化环境） | vd | 类似 sd 规则，第一块为 vda，分区后缀数字（如 vda1） | 虚拟硬盘的第一个分区：/dev/vda1 |
二、分区方案：MBR 与 GPT
磁盘分区需要遵循特定的分区表格式，常见的两种方案为 MBR 和 GPT，两者在功能和限制上有显著差异。
1. MBR（Master Boot Record，主引导记录）
MBR 是传统的分区表格式，广泛用于早期计算机系统，但其存在明显限制：
核心特点：
- 容量限制：最大支持 2TB 的磁盘和单个分区（超过 2TB 的部分无法识别）。
- 分区数量限制：最多支持 4 个主分区；若需更多分区，需创建 1 个扩展分区，再在扩展分区内划分逻辑分区（总分区数最多 15 个）。
- 结构组成：位于磁盘第一个扇区（512 字节），包含：
- 主引导代码（446 字节）：负责启动系统。
- 分区表（64 字节）：记录 4 个主分区的信息（每个分区占 16 字节）。
- 结束标志（2 字节）：固定为 0x55AA。
适用场景：
- 磁盘容量 ≤ 2TB 的老旧系统或兼容性需求场景。
2. GPT（GUID Partition Table，全局唯一标识分区表）
GPT 是现代分区表格式，解决了 MBR 的限制，适用于大容量磁盘和新系统：
核心优势：
- 容量支持：最大支持 8ZiB（约 800 万 TB）的磁盘和分区，适配现代大容量存储设备。
- 分区数量：默认支持 128 个主分区（无扩展分区 / 逻辑分区概念），满足多分区需求。
- 数据安全：分区表在磁盘首尾各保存一份（主分区表 + 备份分区表），某一份损坏可通过另一份恢复。
- 兼容性：需配合 UEFI 固件使用（传统 BIOS 也可支持，但功能受限）。
适用场景：
- 磁盘容量 > 2TB 的系统、UEFI 启动的现代计算机、需要多分区的服务器环境。
3. 单位换算说明
磁盘容量单位需注意 “十进制” 与 “二进制” 的区别：
- 十进制（厂商标注）：1KB=1000B，1MB=1000KB，1GB=1000MB，以此类推。
- 二进制（系统识别）：1KiB=1024B，1MiB=1024KiB，1GiB=1024MiB，以此类推。
（Linux 中 parted 工具默认使用二进制单位 MiB/GiB，需注意与十进制单位的差异。）
三、分区创建工具与方法
1. fdisk 工具（适用于 MBR 分区）
fdisk 是创建和管理 MBR 分区的经典工具，支持交互式操作：
操作步骤：
- 查看磁盘信息：确认目标磁盘设备名（如 /dev/sdb）
fdisk -l # 列出所有磁盘及分区信息
- 进入交互界面：
fdisk /dev/sdb # 对 /dev/sdb 磁盘进行分区
- 常用交互命令（输入 m 可查看帮助）：
- n：新建分区（选择 p 主分区或 e 扩展分区，扩展分区内可创建逻辑分区）。
- d：删除分区。
- t：修改分区类型 ID（如标记为 Linux 分区、swap 分区等）。
- p：查看当前分区表。
- w：保存分区表并退出（生效分区配置）。
- q：不保存退出。
- 刷新内核识别：分区后需通知内核更新分区表
partprobe /dev/sdb # 刷新 /dev/sdb 的分区信息
2. parted 工具（支持 MBR 和 GPT）
parted 是更强大的分区工具，支持 MBR 和 GPT 分区表，适合大容量磁盘：
交互式创建 MBR 分区：
parted /dev/sdb # 进入 /dev/sdb 的交互界面(parted) mklabel msdos # 指定 MBR 分区表（msdos 即 MBR）(parted) unit MiB # 设置单位为 MiB（二进制）(parted) mkpart # 新建分区Partition type? primary/extended? primary # 主分区File system type? [ext2]? xfs # 标记文件系统（仅标记，未格式化）Start? 1 # 起始位置（从 1MiB 开始，跳过引导区）End? 501 # 结束位置（分区大小为 500MiB）(parted) p # 查看分区表(parted) quit # 退出，自动保存udevadm settle # 同步分区表到系统交互式创建 GPT 分区：
parted /dev/sdb(parted) mklabel gpt # 指定 GPT 分区表(parted) unit MiB # 设置单位为 MiB(parted) mkpartPartition name? []? data1 # 分区名称（可选）File system type? [ext2]? ext4 # 标记文件系统类型Start? 1 # 起始位置End? 100 # 结束位置（分区大小 99MiB）(parted) p(parted) quitudevadm settle无交互模式创建分区：
适合脚本自动化操作：
# 创建 MBR 分区parted /dev/sdb mklabel msdosparted /dev/sdb mkpart primary xfs 1MiB 501MiB# 创建 GPT 分区parted /dev/sdb mklabel gptparted /dev/sdb mkpart data1 ext4 1MiB 100MiB四、分区格式化与挂载配置
分区创建后需格式化文件系统并配置挂载，才能实际存储数据。
1. 格式化文件系统
使用 mkfs 工具格式化分区（支持多种文件系统，如 ext4、XFS 等）：
# 格式化分区为 ext4（Linux 常用）mkfs.ext4 /dev/sdb1# 格式化分区为 XFS（CentOS 7+ 默认，适合大文件）mkfs.xfs /dev/sdb1# 查看支持的文件系统：按 Tab 键补全mkfs. # 输入 mkfs. 后按 Tab 键，列出所有支持的文件系统工具2. 创建挂载点
挂载点是访问分区的目录入口：
mkdir /data # 创建 /data 作为挂载点
3. 配置自动挂载（/etc/fstab）
通过 /etc/fstab 配置分区开机自动挂载，需使用分区的 UUID（唯一标识，避免设备名变动影响挂载）：
步骤：
- 查看分区 UUID：
blkid /dev/sdb1 # 输出格式：/dev/sdb1: UUID="xxx" TYPE="ext4"
- 编辑 /etc/fstab：
vim /etc/fstab
添加以下内容（格式：UUID=xxx 挂载点 文件系统类型 挂载参数 0 0）：
UUID=12345678-1234-5678-1234-567812345678 /data ext4 defaults 0 0
- 挂载参数 defaults：包含 rw（读写）、suid、dev、exec、auto 等默认权限。
- 最后两个 0：表示不启用 dump 备份和 fsck 磁盘检查（系统分区通常设为 1 1）。
- 验证挂载配置：
mount -a # 加载 /etc/fstab 中的所有挂载配置df -Th # 查看挂载状态（确认 /data 已挂载）五、交换分区管理
交换分区（Swap Partition）是 Linux 系统的虚拟内存，当物理内存不足时，系统会将部分不活跃数据写入交换分区，缓解内存压力。
1. 交换分区的作用与特点
- 核心作用：扩展虚拟内存，防止物理内存耗尽导致的进程崩溃（OOM，Out Of Memory）。
- 性能特性：交换分区位于磁盘，速度远低于物理内存，仅作为内存不足时的应急机制。
- 适用场景：所有 Linux 系统建议配置（服务器需根据内存需求调整大小，嵌入式设备可省略）。
2. 交换分区大小建议
物理内存容量 | 建议交换分区大小（普通场景） | 建议交换分区大小（需休眠功能） |
≤ 2GB | 物理内存的 2 倍 | 物理内存的 3 倍 |
2GB ~ 8GB | 等于物理内存容量 | 物理内存 + 2GB |
8GB ~ 64GB | 4GB ~ 8GB | 物理内存的 1.5 倍 |
> 64GB | 根据实际需求（通常 4GB ~ 16GB） | 不建议使用休眠功能 |
3. 交换分区的创建与配置
步骤 1：创建交换分区（使用 parted）
parted /dev/sdb # 进入目标磁盘(parted) mkpart # 新建分区Partition name? []? swap1File system type? [ext2]? linux-swap # 标记为交换分区类型Start? 101MiB # 起始位置（接在已有分区之后）End? 111MiB # 结束位置（大小为 10MiB）(parted) quitudevadm settle # 同步分区表步骤 2：格式化交换分区
mkswap /dev/sdb2 # 格式化 /dev/sdb2 为交换分区（自动生成 UUID）
步骤 3：配置自动挂载（/etc/fstab）
交换分区无需挂载点，直接配置类型为 swap：
- 查看交换分区 UUID：
blkid /dev/sdb2 # 获取 UUID（格式：UUID="xxx" TYPE="swap"）
- 编辑 /etc/fstab：
vim /etc/fstab
添加内容：
UUID=87654321-8765-4321-8765-432187654321 swap swap defaults 0 0
步骤 4：启用交换分区
swapon -a # 加载 /etc/fstab 中的所有交换分区free -m # 查看内存和交换分区使用情况（Swap 行显示已启用）4. 交换分区管理命令
命令 | 功能说明 |
free -m | 查看物理内存和交换分区的使用情况（MB 单位） |
swapon -a | 启用 /etc/fstab 中所有交换分区 |
swapon /dev/sdb2 | 单独启用指定交换分区 |
swapoff -a | 关闭所有交换分区 |
swapoff /dev/sdb2 | 单独关闭指定交换分区 |
swapon -s | 查看所有已启用的交换分区信息 |
5. 交换分区 vs 交换文件
除交换分区外，Linux 还支持通过交换文件实现虚拟内存：
- 交换分区：独立分区，性能略优，适合固定需求场景。
- 交换文件：在现有文件系统中创建文件作为交换空间，灵活易调整（无需重新分区），适合临时扩展内存。
（创建命令：dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1G count=10 → mkswap /swapfile → swapon /swapfile）。
六、总结
- 磁盘类型：根据硬件类型（SATA/NVMe/virtio）识别设备命名，便于定位目标磁盘。
- 分区方案：MBR 适用于小容量磁盘，GPT 适用于大容量和现代系统，需根据磁盘大小选择。
- 分区工具：fdisk 适合 MBR 分区，parted 支持 MBR 和 GPT，功能更全面。
- 挂载配置：通过 /etc/fstab 实现分区开机自动挂载，使用 UUID 确保稳定性。
- 交换分区：作为虚拟内存补充，需根据物理内存大小合理配置，保障系统在内存压力下的稳定性。
掌握磁盘分区与管理是 Linux 系统运维的基础，合理规划分区结构和交换空间，可显著提升系统的稳定性和存储效率。