Linux - 硬碟的分割及掛載

HowHow included in Linux

2022-02-14 3587 words 8 minutes

全新的硬碟沒有做任何處理，對於作業系統是無法使用的，必須修進行硬碟分割及格式化之後才能有效的掛載及使用。

1. 分割硬碟

分割硬碟並不是物理上的分割，而是透過程式在磁區上標記要如何做分割，透過分割硬碟可以有效管理空間及創建 SWAP 分區以減緩記憶體空間不足的問題。

分割的格式區分兩種:

MBR : 傳統的分割格式，最多只能分割四個分割槽，並且無法使用超過 2 TiB 以上硬碟

https://i.imgur.com/dhPNUMm.png — From access.redhat.com

Tip

雖然 MBR 只能切四個分割槽 ( Primary )，不過能可以擇一個使用 Extented 類型，一個延伸的 Extented 可以再分割多個 Logical 分割槽 ( Linux 作業系統最多支援 15 個 ) 。

GPT : 新式分割格式，不限分割槽 ( Windows 最多只能使用 128) ，可以使用超過 2 Tib 以上硬碟

https://i.imgur.com/Z5oHmz0.png — From access.redhat.com

2. Parted 管理分割硬碟工具

傳統使用的硬碟分割工具為 fdisk 及 gdisk ，一個專門分割 MBR 格式、另一個專門分割 GPT 格式，使用 Parted 這工具都可以使用，並且有交談式及指令式兩種方式可以使用，非常的方便好用。

執行前可以透過 lsblk 檢查目前有哪些硬碟設備

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[root@serverc ~]# lsblk 
NAME                    MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sr0                      11:0    1 1024M  0 rom  
vda                     252:0    0   10G  0 disk 
├─vda1                  252:1    0    1G  0 part /boot
└─vda2                  252:2    0    9G  0 part 
  ├─rl_workstation-root 253:0    0    8G  0 lvm  /
  └─rl_workstation-swap 253:1    0    1G  0 lvm  [SWAP]
vdb                     252:16   0  200M  0 disk 
vdc                     252:32   0  300M  0 disk 
vdd                     252:48   0  500M  0 disk 

Danger

使用 parted 工具要注意所選的硬碟設備，如因疏失選擇已經有資料的設備或分區，會導致原本的檔案及資料遺失。

2.1 Parted 交談式操作

以 vdb 硬碟操作，並從上述 lsblk 可以看出該硬碟總計有 200M 空間可以使用，並使用 MBR 格式分出一個分割表並使用全部空間。

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[root@serverc ~]# parted /dev/vdb
GNU Parted 3.2
Using /dev/vdb
Welcome to GNU Parted! Type 'help' to view a list of commands.
(parted) mklabel                                                          
New disk label type? msdos                                                
(parted) mkpart 
Partition type?  primary/extended? primary                                
File system type?  [ext2]? xfs                                            
Start? 2048s                                                              
End? 100%
(parted) print                                                            
Model: Virtio Block Device (virtblk)
Disk /dev/vdb: 210MB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: msdos
Disk Flags: 

Number  Start   End    Size   Type     File system  Flags
 1      1049kB  210MB  209MB  primary  xfs          lba

步驟分解：

2.1.1 建立分表格式

使用 mklable 可以選擇 MBR 格式或是 GPT，如果使用 MBR 的格式輸入 msdos ， GPT 則輸入 gpt。

2.1.2 分割槽的類型

此選項只有選擇 MBR 格式才需要填寫，如使用 gpt 僅只要輸入該分割槽註解的名稱即可， MBR 會有兩種類型 primary 及 extended 可以選擇。

Note

輸入後類型後，會詢問檔案系統種類，這個任意選擇一個即可( ext4、 xfs 都行)，並不會真的使用該檔案系統種類進行格式化。

2.1.3 分割槽的切割起點與終點

起點與終點可以輸入數值 + 單位或是以百分比表示。

單位可以選擇以下:

s : sector 硬碟儲存的最小容量單位
B : byte
MiB 、 GiB、 TiB ( 可以整除 2 )
MB 、 GB 、 TB ( 可以整除 10 )

Tip

起始點以 2048s 開始是一個安全界限的開始，如未能配置好開始的分區導致無法有效對齊，會出現警告，一般都建議從 2048s 為基本起點。

2.1.4 查看分割完後的硬碟狀態

使用 print 可以列出目前選擇裝置的分割表格式有分割哪幾個槽，切割大小等各詳細訊息。

2.1.5 小技巧 Help 查詢使用方式

上述步驟的指令要全部記起來，不是很容易的一件事情，不過透過交談式可以清楚知道哪些類型可以使用，只要知道分割硬碟有哪些步驟都可以透過 help 查詢。

查看有哪些功能可以使用

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(parted) help
  align-check TYPE N                        check partition N for TYPE(min|opt) alignment
  help [COMMAND]                           print general help, or help on COMMAND
  mklabel,mktable LABEL-TYPE               create a new disklabel (partition table)
  mkpart PART-TYPE [FS-TYPE] START END     make a partition
  name NUMBER NAME                         name partition NUMBER as NAME
  print [devices|free|list,all|NUMBER]     display the partition table, available devices, free space, all found partitions, or a particular partition
...

查看分割表格式有哪些可以選

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(parted) help mktable                                                     
  mklabel,mktable LABEL-TYPE               create a new disklabel (partition table)

	LABEL-TYPE is one of: atari, aix, amiga, bsd, dvh, gpt, mac, msdos, pc98, sun, loop                                        

查看檔案系統格式化有哪些種類

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(parted) help mkpart                                                     
  mkpart PART-TYPE [FS-TYPE] START END     make a partition

	PART-TYPE is one of: primary, logical, extended
        FS-TYPE is one of: btrfs, nilfs2, ext4, ext3, ext2, fat32, fat16, hfsx, hfs+, hfs, jfs, swsusp, linux-swap(v1), linux-swap(v0), ntfs, reiserfs, hp-ufs, sun-ufs, xfs, apfs2, apfs1, asfs, amufs5, amufs4,
        amufs3, amufs2, amufs1, amufs0, amufs, affs7, affs6, affs5, affs4, affs3, affs2, affs1, affs0, linux-swap, linux-swap(new), linux-swap(old)
        START and END are disk locations, such as 4GB or 10%.  Negative values count from the end of the disk.  For example, -1s specifies exactly the last sector.   
...

2.2 Parted 指令式操作

指令式操作就是把交談式會做的步驟一氣呵成的輸入，在 shell script 腳本是很常見來使用的方式，選擇 vdc 設備並以 GPT 格式為分割，並切割出約末 150 Mib 空間。

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[root@serverc ~]# parted -s /dev/vdc  mklabel gpt mkpart gpt-example ext4 2048s 150Mib print
Model: Virtio Block Device (virtblk)
Disk /dev/vdc: 315MB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags: 

Number  Start   End    Size   File system  Name         Flags
 1      1049kB  157MB  156MB  ext4         gpt-example

3. 創建檔案系統

執行完分割後，是無法直接掛載使用的，並需創建檔案系統後才能進行掛載，檔案系統大多為: ext 系列、 xfs 及 linux-swap ，其中儲存檔案最常用 xfs 及 ext4 這兩個檔案系統。linux-swap 顧名思義就是給 swap 交換分區使用的。

3.1 創建 xfs 檔案系統

使用 mkfs.xfs 可以將已經分割好的設備裝置進行格式化。

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mkfs.xfs  < device >

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[root@serverc ~]# mkfs.xfs /dev/vdb1 
meta-data=/dev/vdb1              isize=512    agcount=4, agsize=12736 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=1, sparse=1, rmapbt=0
         =                       reflink=1
data     =                       bsize=4096   blocks=50944, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0, ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=1368, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
Discarding blocks...Done.

3.2 創建 ext4 檔案系統

使用 mkfs.ext4 可以將已經分割好的設備裝置進行格式化。

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mkfs.ext4  < device >

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[root@serverc ~]# mkfs.ext4 /dev/vdc1
mke2fs 1.45.6 (20-Mar-2020)
Discarding device blocks: done                            
Creating filesystem with 152576 1k blocks and 38152 inodes
Filesystem UUID: 8c67e55f-03e5-44fe-9587-aae5753b2db5
Superblock backups stored on blocks: 
	8193, 24577, 40961, 57345, 73729

Allocating group tables: done                            
Writing inode tables: done                            
Creating journal (4096 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done 

3.3 創建 swap 檔案系統

使用 mkswap 可以將已經分割好的設備裝置進行格式化。

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mkswap  < device >

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[root@serverc ~]# mkswap /dev/vdc2
Setting up swapspace version 1, size = 49 MiB (51376128 bytes)
no label, UUID=1dc93a43-a0a4-4821-b73b-99a1ef64d020

SWAP 空間大小建議值

RAM	SWAP 空間	SWAP空間 (啟用休眠模式)
2 G 或以下	2 倍的 RAM	3 倍的 RAM
2G - 8G	與 RAM 同樣	2 倍的 RAM
8G - 64G	最少 4 G	1.5 倍的 RAM
64G 以上	最少 4 G	不建議啟用用休眠

4. 掛載硬碟

將硬碟分割及格式化後就可以將其掛載到指定目錄上使用，掛載方式很容易使用 mount 及可達成，不過 mount 只是暫時性的，當系統重機開機後又必須手動進行掛載，好在有 /etc/fstab 方便的助手可以讓我們記錄，並會再開機過程中自動進行掛載。

4.1 mount 手動掛載

使用 mount 選擇分割好的設備並掛載到指定的目錄，即可使用。

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mount  < device >  < mount dir >

創建一個目錄 /xfs ，並將以 xfs 格式化的分割槽掛載。

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[root@serverc ~]# mkdir  -v /xfs
mkdir: created directory '/xfs'
[root@serverc ~]# mount /dev/vdb1 /xfs/
[root@serverc ~]# df -h /xfs/
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/vdb1       194M   12M  183M   6% /xfs

swap掛載

掛載 swap 分區使用 swapon < device > 即可，可以 free 查看掛載的 swap。

4.2 開機自動掛載

使用手動 mount 掛載雖然快速，不過每次開機都要重複執行 mount ，只要將內容寫至 /etc/fstab 就可以讓系統自動處理。

/etc/fstab 欄位說明:

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#1                                              #2      #3      #4              #5      #6
UUID=59196483-d800-4fa3-8c10-72513c9f93ab       /boot   xfs     defaults        0       0

欄位一 : 硬碟設備或是 UUID
欄位二 : 掛載的目錄
欄位三 : 檔案系統種類
欄位四 : 掛載參數 ( deafults 預設使用 rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async 幾個參數)
欄位五 : 是否啟用 dump 備份， 0 為關閉
欄位六 : 是否開機執行 fsceck ， 0 為關閉

創建一個目錄 /ext4 ，並將以 ext4 格式化的分割槽寫入 /etc/fstab 內，並讓其自動掛載生效。

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[root@serverc ~]# mkdir -v /ext4
mkdir: created directory '/ext4'
[root@serverc ~]# cat >> /etc/fstab << EOF
/dev/vdc1    /ext4    ext4    defaults    0    0
EOF
[root@serverc ~]# mount -a
[root@serverc ~]# df -h /ext4/
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/vdc1       141M  1.6M  129M   2% /ext4

swap掛載

寫入 /etc/fstab 將欄位二及欄位三更改 swap ，其餘方式與一般設備寫法一致。

Danger

請於編輯完使用 mount -a 掛載並檢查，如果 /etc/fstab 欄位遺漏或是寫錯會導致系統無法開機，需特別注意!!!

4.3 掛載硬碟使用 UUID 好處在哪?

上述看到掛載硬碟可以直接使用設備號碼也可以使用設備的 UUID 進行掛載，那時麼時候需要用UUID掛載呢?

建議所有的實體硬碟，務必要使用 UUID 掛載，因為電腦機器在識別是以第幾顆硬碟來當作號碼，如果今天第一個插槽及最後一個插槽都有掛上硬碟，對於電腦而言該設備號碼為 a 及 b ，不過再添加一個硬碟在第一個位置，對電腦而言新的設備號碼會被取代為 b ，這樣就會導致系統開機出現問題。

查看設備 UUID 方式很容易，使用 lsblk 加參數就可以看到。

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[root@serverc ~]# lsblk -fp
NAME                                FSTYPE      LABEL UUID                                   MOUNTPOINT
/dev/sr0                                                                                     
/dev/vda                                                                                     
├─/dev/vda1                         xfs               59196483-d800-4fa3-8c10-72513c9f93ab   /boot
└─/dev/vda2                         LVM2_member       6YQy3s-SGvB-u8Tt-t3hT-fdZr-xHd7-eKmZpl 
  ├─/dev/mapper/rl_workstation-root xfs               e77f3419-e69b-4a2a-8677-43165f90a6e5   /
  └─/dev/mapper/rl_workstation-swap swap              589264ff-b23a-437d-8e5e-e45f9d5ebdf5   [SWAP]
/dev/vdb                                                                                     
└─/dev/vdb1                         xfs               c7ba49dd-8c65-4f54-ac7c-13bec9970493   /xfs
/dev/vdc                                                                                     
├─/dev/vdc1                         ext4              97d8b42f-bbd4-48e6-9da9-bed24e0193af   /ext4
└─/dev/vdc2                         swap              1dc93a43-a0a4-4821-b73b-99a1ef64d020   
/dev/vdd           

5. LAB 練習

5.1 LAB

練習環境

可以使用 HowHow 的創建 Lab 練習環境，操作錯誤導致系統失敗可以直接重置還原，使用方式請參閱 HowHow 網站。

使用 serverc 環境來練習，使用 /dev/vdc 創建一個 SWAP 分區為 200 Mib 大小；使用 /dev/vdd 分割一個 150 Mib 大小的 xfs 掛載至 xfs 目錄，另外再分割一個 200 Mib 大小的 ext3 掛載 ext3 目錄，上述內容均要能再開機後自動掛載。

5.2 LAB 解答

Note

所創建分區大小很難與題目要求百分百一致，正負 10% 以內都是合理範圍。

5.2.1. 掛載 swap

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# 掛載前檢查
[root@serverc ~]# free
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:        1508408      167488     1085724        8760      255196     1188524
Swap:       1048572           0     1048572
[root@serverc ~]# parted -s /dev/vdc mklabel msdos mkpart primary linux-swap 2048s 201Mib 
[root@serverc ~]# mkswap /dev/vdc1
Setting up swapspace version 1, size = 200 MiB (209711104 bytes)
no label, UUID=d5c11287-33bc-432d-9d4c-c3c6777f1256
[root@serverc ~]# cat >> /etc/fstab << EOL
> /dev/vdc1 swap swap defaults 0 0
> EOL
[root@serverc ~]# swapon /dev/vdc1
# 掛載後增加 swap 分區
[root@serverc ~]# free
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:        1508408      167912     1085320        8760      255176     1188100
Swap:       1253368           0     1253368

5.2.2. 掛載 /xfs

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[root@serverc ~]# parted -s  /dev/vdd mklabel msdos mkpart primary xfs 2048s 151Mib 
[root@serverc ~]# mkfs.xfs /dev/vdd1
meta-data=/dev/vdd1              isize=512    agcount=4, agsize=9600 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=1, sparse=1, rmapbt=0
         =                       reflink=1
data     =                       bsize=4096   blocks=38400, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0, ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=1368, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
Discarding blocks...Done.
[root@serverc ~]# mkdir -v /xfs
mkdir: created directory '/xfs'
[root@serverc ~]# cat >> /etc/fstab << EOL
> /dev/vdd1 /xfs xfs defaults 0 0
> EOL
[root@serverc ~]# mount -a
[root@serverc ~]# df -h /xfs
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/vdd1       145M  8.8M  136M   7% /xfs

5.2.3. 掛載 /ext4

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[root@serverc ~]# parted -s  /dev/vdd  mkpart primary ext4 152Mib 352Mib 
[root@serverc ~]# mkfs.ext4 /dev/vdd2
mke2fs 1.45.6 (20-Mar-2020)
Discarding device blocks: done                            
Creating filesystem with 204800 1k blocks and 51200 inodes
Filesystem UUID: 023a65b7-c2de-45db-852e-53059e5e57f5
Superblock backups stored on blocks: 
	8193, 24577, 40961, 57345, 73729

Allocating group tables: done                            
Writing inode tables: done                            
Creating journal (4096 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done 

[root@serverc ~]# mkdir -v /ext4
mkdir: created directory '/ext4'
[root@serverc ~]# cat >> /etc/fstab << EOL
> /dev/vdd2 /ext4 ext4 defaults 0 0
> EOL
[root@serverc ~]# mount -a
[root@serverc ~]# df -h /ext4/
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/vdd2       190M  1.6M  175M   1% /ext4

5.2.4. reboot 重新開機

確保重新開機後，所有目錄都正常掛載。

Tip

如果無法正常開機，表示 /etc/fstab 中有錯誤，可以至 bastion 機器執行 rht-vmctl reset serverc 重置 serverc 回初始設定。

6. 小結

操作硬碟分割、格式化及掛載是 Linux 的基本功，熟悉方式就是不斷的練習才是不二法門，透過練習才能掌握這個必備的技術。

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Contents

Linux - 硬碟的分割及掛載

1. 分割硬碟

2. Parted 管理分割硬碟工具

2.1 Parted 交談式操作

2.1.1 建立分表格式

2.1.2 分割槽的類型

2.1.3 分割槽的切割起點與終點

2.1.4 查看分割完後的硬碟狀態

2.1.5 小技巧 Help 查詢使用方式

2.2 Parted 指令式操作

3. 創建檔案系統

3.1 創建 xfs 檔案系統

3.2 創建 ext4 檔案系統

3.3 創建 swap 檔案系統

4. 掛載硬碟

4.1 mount 手動掛載

4.2 開機自動掛載

4.3 掛載硬碟使用 UUID 好處在哪?

5. LAB 練習

5.1 LAB

5.2 LAB 解答

5.2.1. 掛載 swap

5.2.2. 掛載 /xfs

5.2.3. 掛載 /ext4

5.2.4. reboot 重新開機

6. 小結