Linux硬盘格式化

谁践踏了优雅 2023-10-02 09:08 10阅读 0赞

##### 1.1 准备工作 #####

*  查看当前系统的磁盘数据
    
        root@Dog-li:/home/lizhi# fdisk -l
        Disk /dev/sda: 20 GiB, 21474836480 bytes, 41943040 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
        Disklabel type: dos
        Disk identifier: 0xe4be13bb
        
        Device     Boot Start      End  Sectors Size Id Type
        /dev/sda1  *     2048 41940991 41938944  20G 83 Linux
    
    /dev/sda：第a块硬盘设备
    
    Disklabel type：磁盘类型
    
    Disk identifier：磁盘编号
    
    /dev/sda1：第a块硬盘设备的第一个分区
    
    Boot：是不是启动分区
    
    Start：分区的起始扇区编号
    
    End：分区的结束扇区编号
    
    Sectors：扇区的数量
    
    Size：扇区大小
    
    Id：分区类型编号
    
    Type：分区类型编号对应的文字描述
    
    `其中0~2048号扇区属于操作系统的启动分区`
 *  关闭虚拟机，添加5G磁盘，再次查看磁盘数据
    
        root@Dog-li:/home/lizhi# fdisk -l
        Disk /dev/sda: 20 GiB, 21474836480 bytes, 41943040 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
        Disklabel type: dos
        Disk identifier: 0xe4be13bb
        
        Device     Boot Start      End  Sectors Size Id Type
        /dev/sda1  *     2048 41940991 41938944  20G 83 Linux
        
        
        Disk /dev/sdb: 5 GiB, 5368709120 bytes, 10485760 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
    
    添加磁盘b完成后，启动虚拟机可以看到添加的磁盘信息，sdb与sda的信息相比，少了Disklabel type和Disk identifier两个参数，是因为添加磁盘相当于只是进行了低级格式化，还没有进行高级格式化

##### 1.2 MBR分区 #####

###### 1.2.1 将磁盘设置为MBR分区类型并创建分区 ######

*  进入分区命令行
    
        #通过fdisk /dev/sdb进入到分区设置的命令行
        root@Dog-li:/dev# fdisk /dev/sdb
        
        Welcome to fdisk (util-linux 2.31.1).
        Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
        Be careful before using the write command.
        
        Device does not contain a recognized partition table.
        Created a new DOS disklabel with disk identifier 0x71e3dd7d.
        
        Command (m for help):
 *  通过m或help查看命令
    
        #键入m或help获取命令提示
        Command (m for help): 
        Help:
          DOS (MBR)
           a   toggle a bootable flag
           b   edit nested BSD disklabel
           c   toggle the dos compatibility flag
           
          Generic
           d   delete a partition
           F   list free unpartitioned space
           l   list known partition types
           …………
        
          Create a new label
           g   create a new empty GPT partition table
           G   create a new empty SGI (IRIX) partition table
           o   create a new empty DOS partition table
           s   create a new empty Sun partition table
 *  查看支持的分区类型
    
        #通过l可以看到分区类型,下面显示了Linux系统分区的编号为83
        Command (m for help): l
        ……
        2  XENIX root      39  Plan 9          83  Linux           c4  DRDOS/sec (FAT-
        ……
 *  查看未选择磁盘分区类型时的分区信息
    
        #通过p查看分区信息,默认是dos类型
        Disk /dev/sdb: 5 GiB, 5368709120 bytes, 10485760 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
        Disklabel type: dos
        Disk identifier: 0x71e3dd7d
 *  将磁盘设置为MBR类型分区
    
        #通过o将磁盘设置为MBR类型分区
        Command (m for help): o
        Created a new DOS disklabel with disk identifier 0xe898ea3d.
    
    `DOS类型就是MBR分区`
 *  创建一个分区
    
        #通过n在磁盘b创建一个分区,全部采用默认的方式来创建
        Command (m for help): n
        Partition type
           p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
           e   extended (container for logical partitions)
        Select (default p): #分区类型,p-基本分区  e-扩展分区
        
        Using default response p.
        Partition number (1-4, default 1): #分区编号
        First sector (2048-10485759, default 2048): #起始扇区号
        Last sector, +sectors or +size{
              K,M,G,T,P} (2048-10485759, default 10485759): #结束扇区号/分区大小
        
        Created a new partition 1 of type 'Linux' and of size 5 GiB.
    
    `sdb磁盘从2048号扇区开始,所有的扇区都分给sdb1分区`
 *  查看创建分区后的磁盘信息
    
        Command (m for help): p
        Disk /dev/sdb: 5 GiB, 5368709120 bytes, 10485760 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
        Disklabel type: dos
        Disk identifier: 0xe898ea3d
        
        #该分区不是启动分区
        Device     Boot Start      End  Sectors Size Id Type
        /dev/sdb1        2048 10485759 10483712   5G 83 Linux
 *  使用w命令应用上面的分区修改，如果弃用自用q
    
        Command (m for help): w
        The partition table has been altered.
        Calling ioctl() to re-read partition table.
        Syncing disks.

`分区的起始扇区号为2048,前面0~2047扇区为保留扇区,第0号扇区为MBR,如果是启动分区,则MBR中存放了BootLoader的代码`

###### 1.2.2 MBR的内部结构 ######

主引导记录(MBR)是硬盘驱动器上的第一个扇区，MBR包含引导程序代码(440字节)，可能还包含其他一些信息，紧接着是64字节的分区表和一个2字节的引导签名。64字节的分区表有4个16字节的条目(每个磁盘只能有4个普通分区)，从偏移量446(1BEh)开始，应用程序与分区表之间的6个字节为保留字节，用于引导签名

MBR中分区表的布局如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">偏移量(十六进制)</th> 
   <th align="center">长度</th> 
   <th align="center">描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">0h</td> 
   <td align="center">1</td> 
   <td align="center">状态。80h表示活动(或可引导)的分区</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">1h</td> 
   <td align="center">3</td> 
   <td align="center">分区中第一个绝对扇区的CHS(柱面-磁头-扇区)地址</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">4h</td> 
   <td align="center">1</td> 
   <td align="center">分区类型</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">5h</td> 
   <td align="center">3</td> 
   <td align="center">分区中最后一个绝对扇区的CHS(柱面-磁头-扇区)地址</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">8h</td> 
   <td align="center">4</td> 
   <td align="center">分区中第一个绝对扇区的逻辑地址(LBA)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">Ch</td> 
   <td align="center">4</td> 
   <td align="center">分区中的扇区数量</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#通过如下命令,将MBR扇区以16进制形式打印出来,对照上面的分区布局,可以获得每个属性的值
    root@Dog-li:/dev# dd if=/dev/sdb bs=512 count=1 2>/dev/null |hexdump -C
    00000000  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
    *
    000001b0  00 00 00 00 00 00 00 00  3d ea 98 e8 00 00 00 20  |........=...... |
    000001c0  21 00 83 b4 a8 8c 00 08  00 00 00 f8 9f 00 00 00  |!...............|
    000001d0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
    *
    000001f0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 55 aa  |..............U.|
    00000200
    
    #使用下面的命令,只显示64字节的分区表信息,最后两个字节
    root@Dog-li:/dev# dd if=/dev/sdb bs=510 count=1 2>/dev/null|tail -c 64 |hexdump -C
    00000000  00 20 21 00 83 b4 a8 8c  00 08 00 00 00 f8 9f 00  |. !.............|
    00000010  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
    *
    00000040

CHS(3D)是通过柱面、磁道和扇区来定位数据物理地址,对于内外磁道扇区数量固定的磁盘相对简单，但为了提高磁盘的利用率，现在很多磁盘采用同密度盘片，意味着内外磁道的扇区数量不同，扇区数量增加，容量增加，CHS很难定位定位寻址。

针对寻址空难的情况，出现了新的寻址模式LBA(Logical Block Addressing)，在LBA地址中，地址不再表示实际硬盘的物理地址，LBA将所有的物理扇区通过一定的规则转变为一系列线性编号，系统效率大大提供，避免繁琐的磁头/磁道/扇区的寻址方式,在访问磁盘时，由磁盘控制器再将这种逻辑地址转换为实际的物理地址

`上面MBR显示的LBA的信息为0x00 08 00 00，而sdb分区中的第一个绝对扇区的逻辑地址为2048，这里涉及到大端和小端的计算，MBR中采用小端表示，计算的时候需要将字节进行对调，将0x00 08 00 00的四个字节沿垂直方向的对称轴进行字节对调，变成了0x00 00 08 00就等于2048`

扇区LBA号使用4个字节来编排，所以分区的最大扇区数为2^32个，扇区大小为512字节，则支持的最大存储量为2^32 \* 512 = 2TB Bytes

MBR中分区数量最多是4个，为了超过这个限制，又引入了扩展分区

##### 1.3 GPT分区 #####

###### 1.3.1 GPT分区磁盘结构 ######

![image-20210906172227462][]

*  扇区按照LBA模式编排，第0号扇区存放一个叫做Protective MBR分区，是为了兼容老的系统，有些老的系统不认识GPT分区，里面的分区类型为0xEE，不支持GPT分区的系统读到这个标志就会报错
 *  第1号扇区称为GTP的头部扇区，主要存放一些分区表信息
 *  第2号扇区到第33号扇区，用于存放每个分区的信息。每个扇区可以存放4个分区信息，每个分区信息占用128Bytes，那么GPT可以支持的分区数为128个
 *  GTP中扇区号使用8字节进行编排，因此每个分区最大支持容量为2^64 \* 512 = 8ZBytes（TB->PB->EB->ZB->YB->BB->NB->DB）

###### 1.3.2 创建两个GPT分区 ######

#先创建一个2G的1号分区
    root@Dog-li:/dev# fdisk /dev/sdb
    Command (m for help): g
    Created a new GPT disklabel (GUID: E9E0D503-7B52-5442-8056-138548A82A74).
    The old dos signature will be removed by a write command.
    
    Command (m for help): n
    Partition number (1-128, default 1): 
    First sector (2048-10485726, default 2048): 
    Last sector, +sectors or +size{
        K,M,G,T,P} (2048-10485726, default 10485726): +2G
    
    Created a new partition 1 of type 'Linux filesystem' and of size 2 GiB.
    
    #再用剩下的扇区创建2号分区
    Command (m for help): n
    Partition number (2-128, default 2): 
    First sector (4196352-10485726, default 4196352): 
    Last sector, +sectors or +size{
        K,M,G,T,P} (4196352-10485726, default 10485726): 
    
    Created a new partition 2 of type 'Linux filesystem' and of size 3 GiB.
    
    #查看b磁盘的分区情况
    Command (m for help): p
    Disk /dev/sdb: 5 GiB, 5368709120 bytes, 10485760 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
    Disklabel type: gpt
    Disk identifier: E9E0D503-7B52-5442-8056-138548A82A74
    
    Device       Start      End Sectors Size Type
    /dev/sdb1     2048  4196351 4194304   2G Linux filesystem
    /dev/sdb2  4196352 10485726 6289375   3G Linux filesystem

###### 1.3.3 更改分区类型 ######

#通过t命令修改分区类型
    Command (m for help): t
    Partition number (1,2, default 2): 2  #指明需要修改的分区编号
    #通过L查看分区类型编号
    Partition type (type L to list all types): L
    …………
    10 Microsoft reserved             E3C9E316-0B5C-4DB8-817D-F92DF00215AE
    11 Microsoft basic data           EBD0A0A2-B9E5-4433-87C0-68B6B72699C7
    …………
    Partition type (type L to list all types): 11  #修改为windows对应的分区
    
    Changed type of partition 'Linux filesystem' to 'Microsoft basic data'.
    
    #修改后的2号分区,分区类型变成了windows的分区类型
    Command (m for help): p
    
    Disk /dev/sdb: 5 GiB, 5368709120 bytes, 10485760 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
    Disklabel type: gpt
    Disk identifier: E9E0D503-7B52-5442-8056-138548A82A74
    
    Device       Start      End Sectors Size Type
    /dev/sdb1     2048  4196351 4194304   2G Linux filesystem
    /dev/sdb2  4196352 10485726 6289375   3G Microsoft basic data

##### 1.4 格式化 #####

前面的操作只是将磁盘进行了低级格式化和简单的分区，接下来将要对每个分区进行高级格式化：构建文件系统

###### 1.4.1 构建文件系统 ######

#使用mkfs命令构建文件系统,可以使用Tab查看有哪些文件系统类型
    root@Dog-li:/dev# mkfs.
    mkfs.bfs     mkfs.ext2    mkfs.ext4    mkfs.minix   mkfs.ntfs    
    mkfs.cramfs  mkfs.ext3    mkfs.fat     mkfs.msdos   mkfs.vfat 
    
    #列出磁盘b的分区信息
    root@Dog-li:/dev# ls -l /dev/sdb*
    brw-rw---- 1 root disk 8, 16 9月   6 18:08 /dev/sdb
    brw-rw---- 1 root disk 8, 17 9月   6 18:08 /dev/sdb1
    brw-rw---- 1 root disk 8, 18 9月   6 18:08 /dev/sdb2
    
    #为1号分区构建ext4的文件系统
    root@Dog-li:/dev# mkfs.ext4 /dev/sdb1
    mke2fs 1.44.1 (24-Mar-2018)
    Creating filesystem with 524288 4k blocks and 131072 inodes
    Filesystem UUID: 27f53a14-0a34-45cb-a9d2-4924ea5583e3
    Superblock backups stored on blocks: 
    	32768, 98304, 163840, 229376, 294912
    
    Allocating group tables: done                            
    Writing inode tables: done                            
    Creating journal (16384 blocks): done
    Writing superblocks and filesystem accounting information: done 
    
    #为2号分区构建ntfs的文件系统
    root@Dog-li:/dev# mkfs.ntfs /dev/sdb2
    Cluster size has been automatically set to 4096 bytes.
    Initializing device with zeroes: 100% - Done.
    Creating NTFS volume structures.
    mkntfs completed successfully. Have a nice day.

###### 1.4.2 分区挂载 ######

为分区构建完文件系统后，怎么才能进入这个分区呢？这就是分区挂载要干的事情。

目的：为了让分区可用

`分区挂载是将分区挂载到某个文件目录下,当进入这个目录时,就相当于进入了这个分区`

通常在“/mnt”和“/media”这两个目录下挂载分区，media主要挂载U盘、光驱等，当然也可以在任何文件夹下挂载分区

#先在/mnt目录下创建两个目录linux和windows分别用于挂载sdb1和sdb2
    root@Dog-li:/mnt# mkdir linux
    root@Dog-li:/mnt# mkdir windows
    root@Dog-li:/mnt# ls
    cdrom  hgfs  linux  windows
    
    #使用mount命令挂载分区
    root@Dog-li:/mnt# mount /dev/sdb1 /mnt/linux/
    root@Dog-li:/mnt# mount /dev/sdb2 /mnt/windows/

`虚拟机现有a和b两块磁盘,挂载分区目录linux和windows是存在于a磁盘中,但是/mnt/linux/和/mnt/windows/目录下的数据分别b磁盘的1号分区和2号分区`

![image-20210907182801223][]

###### 1.4.3 查看分区挂载情况 ######

root@Dog-li:/mnt# lsblk -f
    NAME FSTYPE LABEL       UUID                                    MOUNTPOINT
    sda                                                                           
    └─sda1 ext4          aa09f28f-0c28-4805-8199-66babfd62582        /
    sdb                                                                           
    ├─sdb1 ext4          27f53a14-0a34-45cb-a9d2-4924ea5583e3    	 /mnt/linux
    └─sdb2 ntfs          212CF1FB3D0B66BA                            /mnt/windows

[image-20210906172227462]: https://raw.githubusercontent.com/sermonlizhi/picture/main/image-20210906172227462.png
[image-20210907182801223]: https://raw.githubusercontent.com/sermonlizhi/picture/main/image-20210907182801223.png