Linux 系统管理与监控：磁盘管理

一、概述

在 Linux 系统中，磁盘管理是系统管理员日常维护的一个重要部分。合理管理和监控磁盘使用情况，可以确保系统的稳定运行，并有效利用存储资源。磁盘管理涉及的内容包括查看磁盘信息、创建和管理分区、挂载文件系统、监控磁盘使用情况、LVM（逻辑卷管理）等。

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二、磁盘信息查看

在 Linux 系统中，可以使用多种命令查看系统的磁盘信息，如磁盘设备列表、分区信息、文件系统使用情况等。

1. lsblk 命令

lsblk（List Block Devices）用于列出所有的块设备，显示磁盘及其分区的层级结构。

lsblk

该命令的输出列出了所有磁盘及其分区、挂载点等信息。常用选项：

• -f：显示文件系统类型。
• -l：以列表格式显示，不按树状结构排列。

例如，显示文件系统类型：

lsblk -f

2. fdisk 命令

fdisk 是用于查看和管理磁盘分区的经典命令。通过 fdisk -l 可以列出所有磁盘及其分区信息。

fdisk -l

fdisk 还可以用来对磁盘进行分区操作，后文会详细介绍。

3. df 命令

df（Disk Free）命令用于显示文件系统的使用情况，包括已用空间、可用空间和挂载点信息。

df -h

• -h：以人类可读的形式（KB、MB、GB）显示磁盘使用情况。

该命令可以帮助管理员监控磁盘的使用状态，并及时发现空间不足的问题。

4. du 命令

du（Disk Usage）命令用于显示指定目录下的磁盘使用情况，常用于检查哪些文件或目录占用了大量的磁盘空间。

du -sh /path/to/directory

• -s：仅显示总计。
• -h：以人类可读的格式显示结果。

例如，查看 /var 目录的使用情况：

du -sh /var

5. parted 命令

parted 是一个强大的磁盘分区工具，可以用来查看磁盘分区表以及进行磁盘分区操作。使用 parted 查看磁盘信息：

parted /dev/sda print

这个命令将打印出 /dev/sda 磁盘的分区信息。

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三、磁盘分区管理

磁盘分区是磁盘管理的重要组成部分，通过分区可以将物理磁盘划分为若干逻辑部分，每个部分可以被单独格式化、挂载或管理。常用的分区工具包括 fdisk 和 parted。

1. 使用 fdisk 进行分区

fdisk 主要用于管理 MBR（Master Boot Record）分区表的磁盘。使用 fdisk 对磁盘进行分区的基本步骤如下：

fdisk /dev/sda

进入交互式命令后，常见操作有：

• n：新建分区。
• d：删除分区。
• p：打印分区表。
• w：保存并退出。
• q：不保存退出。

例如，给磁盘 /dev/sda 添加新分区的过程：

1. 输入 n 创建一个新的分区。
2. 输入 p 表示创建主分区。
3. 输入分区号（通常是 1、2、3、4）。
4. 设置分区的起始和结束扇区（可以使用默认值）。
5. 输入 w 保存并退出。

2. 使用 parted 进行分区

parted 是一个功能更强大的分区工具，支持 GPT（GUID Partition Table）和 MBR 分区表，并能处理 2TB 以上的大磁盘。使用 parted 对磁盘进行分区的步骤如下：

parted /dev/sda

在 parted 交互式终端中，常用命令包括：

• mklabel gpt：为磁盘创建 GPT 分区表。
• mkpart：创建新分区。
• print：打印分区表。
• quit：退出。

例如，为 /dev/sda 创建一个 GPT 分区表，并分一个 100GB 的分区：

parted /dev/sda mklabel gpt
parted /dev/sda mkpart primary ext4 0% 100GB

3. 格式化分区

创建分区后，必须对其进行格式化才能使用。mkfs 命令用于格式化分区。例如，格式化为 ext4 文件系统：

mkfs.ext4 /dev/sda1

其它文件系统的格式化命令如下：

• mkfs.xfs：格式化为 XFS 文件系统。
• mkfs.vfat：格式化为 FAT 文件系统。

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四、挂载和卸载文件系统

磁盘分区创建并格式化后，需要将其挂载到文件系统中才能使用。挂载操作将设备关联到文件系统中的一个目录。

1. 手动挂载

使用 mount 命令可以手动挂载分区到指定目录。例如，将 /dev/sda1 挂载到 /mnt 目录：

mount /dev/sda1 /mnt

查看当前所有挂载的文件系统：

mount

2. 自动挂载

为了在系统重启时自动挂载分区，可以将挂载信息写入 /etc/fstab 文件。fstab 文件存储了系统启动时自动挂载的设备和对应的挂载点。

/etc/fstab 文件的格式如下：

<设备>      <挂载点>   <文件系统类型>  <选项>  <dump>  <pass>
/dev/sda1    /mnt        ext4           defaults 0 2

在编辑 fstab 文件后，可以通过以下命令立即重新挂载：

mount -a

3. 卸载文件系统

当不再需要使用某个挂载的分区时，可以使用 umount 命令将其卸载。例如，卸载 /mnt：

umount /mnt

如果设备正忙而无法卸载，可以使用 lsof 命令查看占用该设备的进程：

lsof /mnt

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五、LVM（逻辑卷管理）

LVM 是 Linux 系统中的逻辑卷管理工具，它允许系统管理员对物理磁盘进行抽象，创建更加灵活的分区系统。与传统的分区不同，LVM 提供了更高的灵活性，允许在线调整磁盘大小、创建快照等功能。

1. LVM 组件

LVM 由以下几个基本组件组成：

• PV（Physical Volume）：物理卷，LVM 的基础单元，可以是整个磁盘或磁盘分区。
• VG（Volume Group）：卷组，将多个物理卷整合成一个逻辑池，供逻辑卷使用。
• LV（Logical Volume）：逻辑卷，类似于传统分区，但可以动态调整大小。

2. 创建 LVM 的基本步骤

1. 创建物理卷（PV）：

   pvcreate /dev/sda1
   

2. 创建卷组（VG）：

   vgcreate vg_data /dev/sda1
   

3. 创建逻辑卷（LV）：

   创建一个大小为 10GB 的逻辑卷：

   lvcreate -L 10G -n lv_data vg_data
   

4. 格式化逻辑卷：

   将逻辑卷格式化为 ext4 文件系统：

   mkfs.ext4 /dev/vg_data/lv_data
   

5. 挂载逻辑卷：

   将逻辑卷挂载到 /mnt：

   mount /dev/vg_data/lv_data /mnt
   

3. 扩展逻辑卷

如果逻辑卷空间不足，可以在线扩展逻辑卷。首先扩展逻辑卷的大小，然后扩展文件系统：

lvextend -L

 +5G /dev/vg_data/lv_data
resize2fs /dev/vg_data/lv_data

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六、磁盘监控

为了保证系统的稳定运行，管理员需要定期监控磁盘的使用情况，及时清理不必要的文件和释放磁盘空间。

1. 监控磁盘使用情况

使用 df 命令查看每个文件系统的使用率：

df -h

使用 du 命令可以查看目录下的文件大小，帮助发现哪些文件或目录占用了大量磁盘空间。

du -sh /var/*

2. I/O 性能监控

iostat 命令用于监控磁盘的 I/O 性能，显示磁盘读写速率、CPU 使用率等信息。

iostat -x

iotop 是一个类似于 top 的工具，用于实时显示系统中哪些进程正在占用 I/O 资源。

iotop

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七、总结

磁盘管理是 Linux 系统管理中的重要组成部分。管理员通过 lsblk、fdisk、parted 等工具可以查看和管理磁盘分区，通过 mount 和 umount 实现文件系统的挂载与卸载，并通过 LVM 提供灵活的存储管理。同时，通过磁盘使用情况和 I/O 性能监控，可以帮助管理员优化磁盘资源，确保系统高效稳定运行。