Linux 磁盘文件系统
一、Linux 常见磁盘文件系统介绍
| 文件系统 | 说明 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| ext4 | 第四代扩展文件系统（Extended Filesystem） | - 兼容性好- 稳定可靠- 支持大文件（16TB）和大分区（1EB）- 支持日志（journaling） | - 无原生快照功能- 不支持去重、压缩 | 通用服务器、Web 服务器、数据库（MySQL） |
| XFS | 高性能 64 位日志文件系统（SGI 开发） | - 极佳的大文件读写性能- 支持超大存储（exabyte 级）- 在线扩容 | - 删除大文件时可能卡顿- 修复工具不如 ext4 成熟 | 大文件存储、视频处理、日志服务器、备份存储 |
| Btrfs | B-tree 文件系统（下一代文件系统） | - 支持快照、克隆、压缩、RAID、子卷- 写时复制（CoW）- 在线检查与修复 | - 稳定性在某些场景仍待验证- 不推荐用于关键数据库 | 容器存储（Docker）、开发测试、需要快照的场景 |
| ZFS | Zettabyte 文件系统（源自 Solaris） | - 极高数据完整性- 快照、压缩、去重、RAID-Z- 跨平台（通过 OpenZFS） | - 内存消耗大- 安装配置复杂- 与 Linux 内核集成度较低 | 企业级存储、NAS、虚拟化平台、关键数据存储 |
| tmpfs | 基于内存的临时文件系统 | - 速度快（内存级）- 重启后数据丢失 | - 数据不持久- 受内存大小限制 | 存放临时文件（如 /tmp、/run） |
| nfs | 网络文件系统（Network File System） | - 网络共享- 跨主机访问 | - 依赖网络- 性能受网络影响 | 共享存储、Web 集群共享静态资源 |
二、核心概念通俗解释（原理篇）
| 概念 | 通俗解释 | 关键作用 |
|---|---|---|
| 1. 磁盘发现 | Linux 启动时自动识别硬盘，如 /dev/sda, /dev/sdb sd = SCSI/SATA 磁盘，a = 第一块，b = 第二块 | 查看系统有没有识别到新硬盘 |
| 2. 分区（Partition） | 把一块硬盘“切”成几个逻辑区域，比如 C盘、D盘 常用工具：fdisk, parted | 管理不同用途的数据（系统、数据、备份） |
| 3. 格式化（Filesystem） | 给分区“装文件系统”，让它能存文件 如：mkfs.ext4 /dev/sda1 | 让分区可读可写，支持 ext4、xfs 等格式 |
| 4. 挂载（Mount） | 把格式化后的分区“连接”到某个目录（如 /data） 像 Windows 的“盘符映射” | 让用户能通过目录访问磁盘内容 |
| 5. RAID（磁盘阵列） | 把多块硬盘组合使用，提升性能或可靠性 常见：RAID 0（快）、RAID 1（备份）、RAID 5（平衡） | 提高速度、防止单盘故障 |
| 6. LVM（逻辑卷管理） | “软硬盘”技术：把多块硬盘或分区变成一个“大池子”，再从池子里分出“虚拟硬盘” | 实现在线扩容/缩容，灵活管理存储 |
✅ 一句话理解 LVM：
就像“水池”（卷组 VG）装水，从池子接“水管”（逻辑卷 LV）供水，水管可粗可细（扩容缩容）。
🔧 三、LVM 核心组件（比喻说明）
| LVM 组件 | 比喻 | 对应物理 |
|---|---|---|
| PV（Physical Volume） | 一根根水管 | 磁盘或分区（如 /dev/sdb1） |
| VG（Volume Group） | 水池 | 多个 PV 合成的存储池 |
| LV（Logical Volume） | 水管出口 | 从池子分出的可挂载使用空间 |
🛠️ 四、生产实例（列表形式）
✅ 实例 1：新硬盘挂载为 /data（基础流程）
| 步骤 | 命令 | 说明 |
|---|---|---|
| 1. 查看磁盘 | lsblk 或 fdisk -l | 发现新盘 /dev/sdb |
| 2. 分区 | fdisk /dev/sdb → 创建 /dev/sdb1 | 划分主分区 |
| 3. 格式化 | mkfs.xfs /dev/sdb1 | 使用 XFS 文件系统（适合大文件） |
| 4. 创建挂载点 | mkdir /data | |
| 5. 挂载 | mount /dev/sdb1 /data | |
| 6. 开机自动挂载 | 编辑 /etc/fstab：<br>/dev/sdb1 /data xfs defaults 0 0 | 防止重启后丢失 |
🎯 生产场景：Web 服务器新增数据盘存放静态资源（图片、视频）。
✅ 实例 2：使用 LVM 实现在线扩容
| 步骤 | 命令 | 说明 |
|---|---|---|
| 1. 初始化 PV | pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdc1 | 把两个分区变成 LVM 物理卷 |
| 2. 创建 VG | vgcreate vg_data /dev/sdb1 /dev/sdc1 | 合成一个 200GB 的“存储池” |
| 3. 创建 LV | lvcreate -L 100G -n lv_web vg_data | 从池子分出 100GB 虚拟卷 |
| 4. 格式化 LV | mkfs.xfs /dev/vg_data/lv_web | |
| 5. 挂载使用 | mount /dev/vg_data/lv_web /var/www/html | |
| 6. 扩容到 150GB | lvextend -L 150G /dev/vg_data/lv_web<br>xfs_growfs /var/www/html | 在线扩容，不中断服务 |
🎯 生产场景：网站访问量增长，Web 目录空间不足，需动态扩容。
✅ 实例 3：RAID 1（镜像）提升可靠性
| 步骤 | 命令 | 说明 |
|---|---|---|
| 1. 安装工具 | yum install mdadm | |
| 2. 创建 RAID 1 | mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdd /dev/sde | 两块盘互为备份 |
| 3. 格式化 | mkfs.ext4 /dev/md0 | |
| 4. 挂载 | mount /dev/md0 /backup | 用于存储备份文件 |
| 5. 开机挂载 | 写入 /etc/fstab 和 /etc/mdadm.conf |
🎯 生产场景：备份服务器使用 RAID 1，即使一块硬盘损坏，数据不丢。
✅ 实例 4：LVM 缩容（谨慎操作）
⚠️ 注意：XFS 不支持缩容！ext4 支持，但必须先卸载。
| 步骤 | 命令 | 说明 |
|---|---|---|
| 1. 卸载 | umount /data | 必须先卸载 |
| 2. 检查文件系统 | e2fsck -f /dev/vg_data/lv_data | 确保无错误 |
| 3. 缩小文件系统 | resize2fs /dev/vg_data/lv_data 80G | 先缩小文件系统 |
| 4. 缩小 LV | lvreduce -L 80G /dev/vg_data/lv_data | 再缩小逻辑卷 |
| 5. 重新挂载 | mount /dev/vg_data/lv_data /data |
🎯 生产场景：误分配过大空间，回收资源用于其他业务。
✅ 实例 5：LVM 快速扩容（加新盘）
| 步骤 | 命令 | 说明 |
|---|---|---|
1. 新硬盘 /dev/sdf | pvcreate /dev/sdf | 初始化为 PV |
| 2. 加入卷组 | vgextend vg_data /dev/sdf | 扩大“水池”容量 |
| 3. 扩容 LV | lvextend -L 200G /dev/vg_data/lv_web<br>xfs_growfs /var/www/html | 空间立即可用 |
🎯 生产场景：业务增长，需扩展存储，无需重新分区或停机。
📊 五、RAID 常见级别对比（生产选择）
| RAID 级别 | 最少盘数 | 容量利用率 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| RAID 0 | 2 | 100% | 速度快，无冗余，一盘坏全阵列坏 | 高性能临时计算 |
| RAID 1 | 2 | 50% | 镜像备份，安全性高，速度一般 | 系统盘、关键配置 |
| RAID 5 | 3 | (N-1)/N | 有校验，允许一盘坏，读快写慢 | 中小型文件服务器 |
| RAID 10 | 4 | 50% | 先镜像再条带，速度快 + 高可靠 | 数据库、高并发应用 |
🎯 生产建议：数据库服务器推荐 RAID 10，平衡性能与安全。
✅ 六、总结：一句话记住
| 操作 | 一句话口诀 |
|---|---|
| 发现磁盘 | lsblk 看有没有新盘 |
| 分区格式化 | fdisk → mkfs → mount |
| RAID | 多盘组合，防坏盘（用 mdadm） |
| LVM | “水池”变“水管”，在线扩缩容不重启 |
| 扩容 | lvextend + 文件系统扩容（ext4 用 resize2fs，xfs 用 xfs_growfs） |
| 缩容 | 只支持 ext4，先 resize2fs 再 lvreduce，必须卸载 |
✅ 七、新增硬盘并初始化挂载
参考下列链接
初始化数据盘（Linux）_云服务器 ECS(ECS)-阿里云帮助中心
创建RAID阵列（Linux）_云服务器 ECS(ECS)-阿里云帮助中心
通过LVM创建逻辑卷_云服务器 ECS(ECS)-阿里云帮助中心
Linux实例数据恢复最佳实践_云服务器 ECS(ECS)-阿里云帮助中心