一篇文章弄懂Linux磁盘和磁盘分区

前言

Linux 系统中所有的硬件设备都是通过文件的方式来表现和使用的，我们将这些文件称为设备文件，硬盘对应的设备文件一般被称为块设备文件。

本文介绍磁盘设备在 Linux 系统中的表示方法以及如何创建磁盘分区。

为什么要有多个分区？

防止数据丢失：如果系统只有一个分区，那么这个分区损坏，用户将会丢失所的有数据。

增加磁盘空间使用效率：可以用不同的区块大小来格式化分区，如果有很多1K的文件，而硬盘分区区块大小为4K，那么每存储一个文件将会浪费3K空间。这时我们需要取这些文件大小的平均值进行区块大小的划分。

数据激增到极限不会引起系统挂起：将用户数据和系统数据分开，可以避免用户数据填满整个硬盘，引起的系挂起。

磁盘分类

比较常见的磁盘类型有服务器中使用的 SCSI 硬盘和消费类市场中的 SATA 硬盘，当然还有当下大热的各种固态硬盘。

SCSI 硬盘

SCSI 硬盘即采用 SCSI 接口的硬盘。它由于性能好、稳定性高，因此在服务器上得到广泛应用。同时其价格也不菲，正因它的价格昂贵，所以在普通PC上很少见到它的踪迹。SCSI 硬盘使用 50 针接口，外观和普通硬盘接口有些相似(下图来自互联网)：

SATA 硬盘

SATA(Serial ATA)口的硬盘又叫串口硬盘，Serial ATA 采用串行连接方式，串行 ATA 总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点(下图来自互联网)：

固态硬盘

固态硬盘(Solid State Disk)，一般称之为 SSD 硬盘，固态硬盘是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片)组成。其主要特点是没有传统硬盘的机械结构，读写速度非常快(下图来自互联网)：

磁盘设备在 Linux 下的表示方法

在 Linux 系统中磁盘设备文件的命名规则为：

主设备号 + 次设备号 + 磁盘分区号

对于目前常见的磁盘，一般表示为：

sd[a-z]x

主设备号代表设备的类型，相同的主设备号表示同类型的设备。当前常见磁盘的主设备号为 sd。

次设备号代表同类设备中的序号，用 "a-z" 表示。比如 /dev/sda 表示第一块磁盘，/dev/sdb 表示第二块磁盘。

x 表示磁盘分区编号。在每块磁盘上可能会划分多个分区，针对每个分区，Linux 用 /dev/sdbx 表示，这里的 x 表示第二块磁盘的第 x 个分区。

如下图所示：

该系统中一共有四块磁盘 /dev/sda，/dev/sdb，/dev/sdc 和 /dev/sdd。其中的 /dev/sda 上创建了三个分区，分别是 /dev/sda1，/dev/sda2，/dev/sda5；/dev/sdb 上只有一个分区 /dev/sdb1。而 /dev/sdc 和 /dev/sdd 则尚未分区(也肯能是只有一个分区，分区的名称和磁盘的名称相同)。

磁盘分区

创建磁盘分区大概有下面几个目的：

• 提升数据的安全性(一个分区的数据损坏不会影响其他分区的数据)
• 支持安装多个操作系统
• 多个小分区对比一个大分区会有性能提升
• 更好的组织数据

磁盘的分区由主分区、扩展分区和逻辑分区组成。在一块磁盘上，主分区的最大个数是 4，其中扩展分区也是一个主分区，并且最多只能有一个扩展分区，但可以在扩展分区上创建多个逻辑分区。因此主分区(包括扩展分区)的范围是 1-4，逻辑分区从 5 开始。对于逻辑分区，Linux 规定它们必须建立在扩展分区上，而不是建立在主分区上。

主分区的作用是用来启动操作系统的，主要存放操作系统的启动或引导程序，因此建议操作系统的引导程序都放在主分区，比如 Linux 的 /boot 分区，最好放在主分区上：

扩展分区只不过是逻辑分区的 "容器"。实际上只有主分区和逻辑分区是用来进行数据存储的，因而可以将数据集中存放在磁盘的逻辑分区中。

我们可以通过 fdisk 命令来查看磁盘分区的信息：

$ sudo fdisk -l /dev/sda

输出中的前几行是磁盘的基本信息，比如总大小为 80G，一共有多少个扇区(sector)，每个扇区的大小等等。红框中的则是我们比较关注的分区信息：

• 第一列 Device 显示了磁盘分区对应的设备文件名。
• 第二列 Boot 显示是否为引导分区，上图中的 /dev/sda1 就是引导分区。
• 第三列 Start 表示磁盘分区的起始位置。
• 第四列 End 表示磁盘分区的结束位置。
• 第五列 Sectors 表示分区占用的扇区数目。
• 第六列 Size 显示分区的大小。
• 第七列和第八列显示的内容相同，分别是数值 ID 及其文字描述。 Id 列显示了磁盘分区对应的 ID，根据分区的不同，分区对应的 ID 号也不相同。Linux 下用 83 表示主分区和逻辑分区，5 表示扩展分区，8e 表示 LVM 分区，82 表示交换分区，7 表示 NTFS 分区。

上图中的信息表明：/dev/sda1 是一个主分区并且被用作引导分区；/dev/sda2 是扩展分区，其中只有一个逻辑分区，即 /dev/sda5，这点可以通过两个分区相同的大小证明。

利用 fdisk 划分磁盘分区

fdisk 是 Linux 系统中一款功能强大的磁盘分区管理工具，可以观察硬盘的使用情况，也可以用来管理磁盘分区。本文仅介绍如何使用 fdisk 创建新的磁盘分区。

假设我们的 Linux 系统中增加了一块新的磁盘，系统对应的设备名为 /dev/sdd，下面我们通过 fdisk 命令对这个磁盘进行分区。

$ sudo fdisk /dev/sdd

输入命令 n 来创建新分区：

根据上面的提示，我们选择 p 来创建主分区，然后提示我们输入分区的编号：

主分区的编号为 1- 4，这里我们输入了 1。接下来是设置分区的大小：

分区的大小是通过设置分区开始处的扇区和结束处的扇区设置的。这里如果回车两次会把整个磁盘划分为一个分区，也就是整个磁盘的容器都分给了一个分区。这样一个简单的分区就差不多完成了，注意此时的分区信息还没有写入到磁盘中，在这里还可以反悔，如果确认执行上面的分区，执行 w 命令就行了：

这时分区操作已经完成了，我们可以通过下面的命令查看分区的结果：

$ sudo fdisk -l /dev/sdd

如果嫌上面的执行过程麻烦，可以用下面的一行命令起到相同的效果：

$ (echo n; echo p; echo 1; echo ; echo ; echo w) | sudo fdisk /dev/sdd

更改分区的类型

上面创建的分区类型默认为 83(Linux)，如果想要一个 8e(Linux LVM)类型的分区该怎么办？我们可以继续使用 fdisk 命令修改分区的类型，这次输入 t 命令来修改分区的类型：

接下来可以选择要修改的分区号，我们只有一个分区，所以默认就是 1。

下面我们可以通过 L 命令来查看 fdisk 命令支持的分区类型：

我们需要创建 LVM，因此我们使用 LVM 的类型代码 8e：

最后输入 w 命令确认变更。再次查看 /dev/sdd 的分区信息，此时分区类型已经变成了 Linux LVM：

总结

分区是使用磁盘的基础，在分区完成后还需要对分区进行格式化，并把格式化后的文件系统挂载到 Linux 系统之后才能存储文件。