Linux磁碟管理

在Liunx 系統中，如何有效地對存儲空間加以使用和管理，是一項非常重要的技術。本文將詳細講解如果有效使用磁碟、使用fdisk分區工具進行分區、掛載分區等操作。

1.磁碟的介紹

Linux 用來儲存數據的設備，主要包含了內存（RAM，Random Access Memory）與磁碟（Disk）兩種：內存的成本高，但訪問速度快，通常用來儲存短暫性的數據；而磁碟雖然訪問速度慢，但成本低廉，所以磁碟通常用來儲存需永久保存的數據。

目前常見的磁碟包含硬碟（HD，Hard Disk）、軟盤（FD,Floppy Disk）、光碟 （CD, Compact Disk）、磁帶（Tape）與快閃記憶體（Flash Memory）。

2.磁碟的分類

我們可以把 Linux 支持的磁碟設備，按照連接的介面種類，分為IDE硬碟、SATA硬碟、SCSI硬碟、移動（USB）硬碟。

與其他硬體設備一樣，Linux 也會為不同的磁碟提供一個設備文件 （Device File），當你調用某一個設備文件時，Linux 就可以知道你需要調用哪個磁碟設備。

下面是常見不同介面的硬碟，在Linux系統中的識別名稱。

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IDE 磁碟：IDE磁碟是個人計算機（PC，Personal Computer）中最常見的磁碟類型，Red Hat Enterprise Linux 當然也支持IDE磁碟。Red Hat Enterprise Linux目前支持包含了 ATA 與SATA兩種介面的IDE磁碟。

目前的Red Hat Enterprise Linux為ATA與SATA兩種規格的 IDE 磁碟，提供不同的設備文件：

/dev/hdXX

在Linux中，ATA 介面的 IDE 磁碟設備識別名稱為hd，也就是說在/dev/目錄下，文件名為hd開頭的，就是ATA介面的IDE磁碟。

由於一台計算機中可以安裝多個ATA IDE 硬碟，為了區分這些 ATA IDE 硬碟，Red Hat Enterprise Linux會為每一硬碟提供一個英文字母代號，作為每個不同的 ATA IDE 磁碟的識別名稱。例如，第一個 ATA IDE 硬碟的設備文件，就是/dev/hda；而 /dev/hdb 就是第二個ATA 的 IDE 硬碟，以此類推……。

/dev/sdXX

而SATA介面的IDE硬碟，在 Red Hat Enterprise Linux 則是以 sd 作為其設備文件識別名稱。與ATA IDE硬碟一樣，Red Hat Enterprise Linux也會為每一個SATA IDE硬碟提供一個獨一無二的識別英文字母，因此，第一台SATA IDE硬碟就是/dev/sda；而 /dev/sdb 就是第二個SATA IDE硬碟；依此類推……

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SCSI 磁碟：SCSI是使用SCSI介面連接到計算機的磁碟，通常應用於較高級的伺服器系統上。由於SCSI磁碟會由SCSI控制卡上獨立的處理器，執行調用磁碟的動作，比起IDE是由主機板上的CPU處理的情況而言，使用SCSI磁碟可以獲得較高的效能，然而SCSI硬碟的價格也較IDE磁碟的價格昂貴很多。

Red Hat Enterprise Linux 的SCSI磁碟的識別名稱為sd，在/dev/目錄中使用sd 開頭的設備文件，都是提供給 SCSI 磁碟使用的設備文件。每一個SCSI磁碟與IDE磁碟一樣，都會賦予一個磁碟代號，然而與IDE 磁碟的代號不同之處，IDE磁碟代號只有一個字母，而SCSI 磁碟代號有兩個字母。每一台計算機可以安裝多個SCSI 控制卡，而每一個SCSI控制卡中可以安裝數個SCSI磁碟，一台個人計算機往往可以安裝數十個，甚至上百個SCSI 的磁碟！ 所以，/dev/sda 是第一顆 SCSI 硬碟，/dev/sdad則是第三十個SCSI磁碟……，以此類推。

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光碟機：光碟機是以SATA介面鏈接到計算機，Red Hat Enterprise Linux 所有的光碟機都是使用 sr的識別名稱，因此/dev/目錄下以sr開頭的設備文件，皆是提供光碟機使用。由於我們不太可能在一台個人計算機中同時安裝太多的光碟機設備，Red Hat Enterprise Linux僅以/dev/srN作為光碟機的設備文件，其中N是0 ~ 7中的一個數字，作為光碟機設備文件的識別號碼。例如，第一台光碟機動器為 /dev/sr0，第三台光碟機驅動器為/dev/sr2 ……，依此類推。

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移動硬碟：目前Red Hat Enterprise Linux的USB介面，即使用 /dev/sdXX 的設備文件，代表是USB的磁碟；因此使用USB方式連接到計算機的移動式磁碟，不管是USB外接硬碟、U盤、USB光碟機……，都是使用 /dev/sdXX 的設備文件。

3.磁碟的結構

一塊硬碟是由若干張的磁碟（Disk）所構成，每張磁碟的表面會塗布一層薄薄的磁粉。磁碟會提供一個或多個的讀寫頭（Read-Writer Header），硬碟就由讀寫磁頭來改變磁碟上磁性物質的方向，由此儲存計算機中的0或者1的數字數據。磁碟的內部結構如下圖：

實際上，一個硬碟是由下面的組件所組成：

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磁面：每一張磁碟的表面，稱為磁面（Head）。

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磁軌：每一個磁面的空間，會邏輯的切割出許多磁軌 （Track）。

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扇區：每一個磁軌可以再切割出若干個扇區 （Sector），也是調用磁碟的最小單位。現今磁碟中的扇區默認大小為512位元組 （Bytes）。

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磁柱：一個磁碟會有多個磁碟，每個磁碟上同一編號的磁軌就組成了磁柱（Cylinder）。

上述的每一個組件在磁碟中都會有一個編號，以扇區為例，每一個扇區都會有一個編號；當然，磁軌也會有自己的編號、磁柱也有。如果把每一個扇區，依照其編號順序，依序排列起來，就可以變成一個線性的磁碟空間。

4.主引導記錄

整個磁碟的第零號磁柱、第零號磁面的第零個扇區，就是我們常說得的「主引導記錄 」（MBR, Master Boot Record）。如下圖所示：

主引導記錄扇區儲存著下列的信息：

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初始化程序載入器（IPL, Initial Program Loader）：佔用446位元組的空間，用來儲存操作系統的內核。

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分區數據表（Partition Table）：佔用64位元組空間，儲存這個磁碟的分區信息。

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驗證碼：佔用2位元組空間，用來存放初始化程序載入器的檢查碼（Checksum）。

當計算機啟動的時候，會載入儲存在主引導記錄扇區的前446位元組，也就是初始化程序載入引導區的操作，這由計算機的操作系統來執行；另外，計算機也可以根據主引導記錄扇區中的分區數據表，判斷這個磁碟有多少個分區、某一個分區的大小、甚至分區是給哪個操作系統使用的信息等。

所以，主引導記錄扇區可說是磁碟中最重要的扇區！如果計算機無法讀取主引導磁區，就會造成計算機無法順利啟動操作系統或者無法取得分區的信息，當然也就無法使用這塊磁碟了！

備份

主

引

導

記

錄

備份、還原主引導記錄的方法

由於主引導記錄扇區儲存著磁碟最重要的信息，因此，請儘可能妥善備份主引導記錄扇區。你可以通過下面的步驟，備份主引導記錄扇區：

1.執行dd if=DEVICE of=/backup/mbr.bak bs=512 count=1命令。

2.使用U盤複製，妥善保存。

如果發現主引導記錄扇區數據已經受損，可以通過下面的步驟，還原磁碟的主要記錄扇區：

1. 取出先前備份的U盤

2.執行dd if=/backup/mbr.bak of=DEVICE bs=512 count=1命令。

3. 取出U盤。

其中的 DEVICE 請換成要備份的磁碟設備。例如，備份第一個ATA IDE硬碟的主引導記錄扇區，就可以執行：dd if=/dev/sda of=/backup/mbr.bak bs=512 count=1

5.分區

一台計算機允許你同時安裝多個操作系統，不同的操作系統可能會使用不同的文件系統（Filesystem）來儲存文件數據；可是每一個磁碟空間，只能使用同一種文件系統，如此一來，便無法在同一個磁碟上安裝多個操作系統！

為了讓同一個磁碟能安裝多個操作系統，你可以在硬碟中建立若干個分區 （Partition）。每一個分區在邏輯上都可以視為一個磁碟，因此，你可以為不同的分區建立不同的文件系統；如此就能在同一塊磁碟中，安裝多個操作系統了！

每一個磁碟都可以儲存若干條分區信息，每一條分區信息代表磁碟中的某一個分區；每一條分區信息會佔用16個位元組的空間，以便記錄下面幾項信息：

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開始磁柱編號（Start Cylinder）：這個分區是從第幾號的磁柱開始。

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所有磁柱數量（Cylinder Count）：這個分區一共佔用多少個磁柱。

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分區系統標識符（Partition System Id）：這個分區上的文件結構或者操作系統的標識符。

分區信息儲存可以儲存在主引導記錄扇區，或者其他的位置。儲存在不同位置的分區信息，代表是不同類型的分區。目前共定義下面三種類型的分區：

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主要分區：分區信息如果儲存在主引導記錄扇區的分區表中，我們稱為主要分區（Primary Partition）。

由於主引導記錄扇區的分區數據表大小為64個位元組；而每一筆分區信息會佔用 16個位元組空間，因此，一塊磁碟最多只能擁有四個主要分區。

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擴展分區：因為主引導記錄扇區空間的限制，一顆磁碟最多只能有四個主要分區；如果你需要更多的分區，該怎麼辦？有一種特殊的分區，專門用來儲存更多的分區，這種分區稱為擴展分區（Extended Partition）。

擴展分區具備下列的特性：

?擴展分區只能儲存分區，無法儲存文件的數據。

?擴展分區的信息，必須儲存在主引導記錄扇區的分區數據表中；換句話說，擴展分區可以視為一種特殊的主要分區。

因此，你可以把某一個主要分區修改為擴展分區，這樣就可以在這個擴展分區中，儲存更多的分區信息，突破分區的限制！

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邏輯分區：儲存在擴展分區的分區，稱為邏輯分區 （Logic Partition）。每一個邏輯分區，可以儲存一個文件系統。

至於一個磁碟能夠建立多少個邏輯分區，則視其擴展分區之種類。不同種類的擴展分區，可建立的邏輯分區數量都不一樣：

?系統標識符為5 - Extended的擴展分區：最多只能儲存12個邏輯分區信息。

?系統標識符為85 - Linux Extended 的擴展分區：還會因磁碟種類不同，會有不同的數量：

?IDE 磁碟：最多60個邏輯分區。

?SCSI 磁碟：最多12個邏輯分區。

與硬碟一樣，每一個分區也會有象徵該分區的設備文件；其文件名將以硬碟的設備文件後，再指定分區的識別號碼命名：

?主要分區與擴展分區：使用1 ~ 4的識別號碼。

?邏輯分區：一律使用5 ~ 63的識別號碼。

例如，/dev/hda的第一個主要分區，其設備文件便是/dev/hda1；而/dev/sdb硬碟的第12號邏輯分區，則會使用/dev/sdb16的設備文件。

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