Linux 磁盘分区与系统监控完全指南

本文详细讲解磁盘组成、分区格式、分区操作、文件系统、挂载配置、LVM 逻辑卷及系统监控（top/free）的核心知识与实操步骤，适合 Linux 运维入门学习。

一、磁盘基础认知

1. 磁盘物理组成

• 核心组件：主轴马达、盘片（双面存储数据）、机械手臂（带读写磁头）。
• 关键特性：硬盘内部为真空环境，拆开后会进灰尘、损坏盘片，直接报废。
• 最小存储单元：扇区，默认单个扇区存储 512 字节数据，磁盘分区以扇区为单位计算（如划分 10G 分区需转换为对应扇区数）。

2. 常见磁盘接口类型

接口类型	应用领域	核心特点	现状
IDE	家用计算机	价格便宜，数据传输速度慢	2009 年淘汰
SCSI	早期服务器	传输速度快，支持热插拔	2013-2017 年逐步淘汰
SAS	服务器领域	传输速度快，稳定性高	目前主流
SATA	家用计算机、部分服务器	串口传输，性价比高	广泛使用
SSD	个人电脑、服务器	固态硬盘，传输速度快（基于内存机制），价格贵	普及中
NVMe	个人电脑、高端服务器	固态硬盘协议，传输速度极快，价格贵	高端场景主流

二、磁盘分区格式

硬盘必须分区后才能使用，主流分区格式为 MBR 和 GPT，两者特性差异显著。

1. MBR 分区格式（传统格式）

• 分区限制：最多支持 4 个主分区，无法满足多分区需求。
• 扩展方案：将第 4 个主分区设为「扩展分区」，扩展分区内可划分多个逻辑分区（数据存储与主分区一致）。
• 逻辑分区数量限制：IDE 接口支持 59 个，SCSI/SATA 接口支持 11 个。
• 致命缺点：最大仅支持 2.2T 磁盘容量，无法识别超大容量硬盘。

2. GPT 分区格式（现代格式）

• 分区限制：支持 128 个主分区，无需扩展分区 / 逻辑分区。
• 容量支持：最大支持 18EB 磁盘容量（单位换算：1024MB=1GB、1024GB=1TB、1024TB=1PB、1024PB=1EB）。
• 兼容性：适配大容量硬盘，是目前服务器和个人电脑的首选分区格式。

三、磁盘信息查看命令

1. lsblk：查看磁盘与分区概览

• 功能：列出系统所有磁盘、分区及挂载点信息。
• 常用参数：
  • -d：仅显示磁盘，不列出分区。
  • -f：显示磁盘 / 分区的文件系统类型、UUID 等详细信息。
• 示例命令：

  lsblk  # 查看所有磁盘和分区
  lsblk -f /dev/sda  # 查看 /dev/sda 磁盘的文件系统信息
  

2. df：查看分区使用率

• 功能：查看已挂载分区的容量使用情况（空间使用率、文件系统类型）。
• 常用参数：
  • -h：人性化显示容量（如 GB/MB）。
  • -T：显示分区对应的文件系统类型。
• 示例命令：

  df -hT  # 人性化显示所有分区的使用率和文件系统
  

3. blkid：查看分区 UUID 与文件系统

• 功能：快速获取分区的 UUID（唯一标识）、文件系统类型，用于自动挂载配置。
• 示例命令：

  blkid  # 列出所有分区的 UUID 和文件系统
  

4. du：统计目录 / 文件大小

• 功能：统计指定目录或文件占用的磁盘空间（区别于 ls -h，ls 仅统计文件名占用空间，不包含文件内容）。
• 常用参数：
  • -h：人性化显示大小（如 GB/MB）。
  • -s：仅统计总数，不显示子目录详情。
• 示例命令：

  du -hs /etc  # 统计 /etc 目录的总大小
  

四、分区操作实操

1. MBR 分区：fdisk 命令

• 适用场景：小容量硬盘（≤2.2T），兼容旧系统。
• 核心命令流程：
  1. 进入分区工具：fdisk /dev/sdb（操作 /dev/sdb 磁盘）。
  2. 查看分区：输入 p（print，显示当前分区表）。
  3. 创建分区：输入 n（new，新建分区），按需选择「主分区」或「扩展分区」，指定大小（如 +2G 表示划分 2G 空间）。
  4. 保存退出：输入 w（write，保存分区配置并退出，生效）。
• 注意事项：扩展分区无法直接使用，需在其内部创建逻辑分区；主分区编号为 1-4，逻辑分区编号从 5 开始。

2. GPT 分区：gdisk 命令

• 适用场景：大容量硬盘（>2.2T），支持更多主分区。
• 前置准备：若系统无 gdisk，先安装：yum -y install gdisk（CentOS/RHEL）。
• 核心命令流程：
  1. 进入分区工具：gdisk /dev/sdb。
  2. 查看分区：输入 p。
  3. 创建分区：输入 n，默认分区类型为 Linux，指定大小后确认。
  4. 保存退出：输入 w（确认保存并退出）。

五、文件系统格式化

分区完成后需格式化（指定文件系统），才能管理文件（如文件属性、存储分配）。

1. 主流文件系统特性

文件系统	单分区最大容量	单个文件最大容量	核心优势	适用场景
ext4	1EB	16TB	支持日志记录（崩溃恢复快），稳定性高	通用场景
xfs	8EB	500TB	读写速度快（每秒 4G）	RHEL 9 默认文件系统，服务器场景

2. 格式化命令：mkfs

• 语法格式：

  mkfs -t 文件系统类型 分区设备路径  # 通用格式
  mkfs.文件系统类型 分区设备路径    # 简化格式
  

• 示例命令：

  mkfs.ext4 /dev/sdb1  # 格式化 /dev/sdb1 为 ext4
  mkfs.xfs /dev/sdb2   # 格式化 /dev/sdb2 为 xfs
  

• 验证格式化：lsblk -f /dev/sdb1 或 df -T，查看文件系统是否生效。

六、分区挂载配置

分区需通过「挂载」关联到目录（目录为分区的访问入口，本身无存储空间），才能存储数据。

1. 临时挂载：mount 命令

• 语法格式：mount 分区设备路径 挂载点目录（挂载点目录需提前创建，如 mkdir /data）。
• 示例命令：

  mount /dev/sdb1 /home  # 将 /dev/sdb1 挂载到 /home 目录
  

• 关键注意：若挂载点目录原有文件，挂载后会被暂时隐藏，卸载后恢复可见。

2. 取消挂载：umount 命令

• 语法格式：umount 分区设备路径 或 umount 挂载点目录。
• 示例命令：

  umount /dev/sdb1  # 取消 /dev/sdb1 的挂载
  

• 核心说明：卸载后，原挂载点目录无法访问分区数据；其他目录挂载该分区后，可正常查看数据。

3. 永久挂载：/etc/fstab 配置

临时挂载重启后失效，需修改 /etc/fstab 实现开机自动挂载。

（1）/etc/fstab 配置格式（每列含义）

列序	内容	说明
1	分区设备路径 / UUID	推荐用 UUID（避免设备名变动导致挂载失败）
2	挂载点目录	如 /home、/data
3	文件系统类型	如 ext4、xfs
4	挂载参数	default（默认参数，包含 rw、suid 等）
5	备份标识	0（不备份）、1（优先备份）
6	自检标识	0（不自检）、1（优先自检，/ 分区必须设为 1）

（2）配置步骤

1. 编辑配置文件：vim /etc/fstab，添加一行配置（示例）：

   UUID=8551ef00-c6d1-4c16-938d-82b79a5fea52  /home  ext4  defaults  0  0
   

2. 验证配置：mount -a（检测配置是否有误，自动挂载未挂载的分区）。
3. 紧急修复：若开机挂载失败（如 /boot 掉挂载），进入 root 维护模式，用 mount -o remount /boot 重新挂载。

七、LVM 逻辑卷（动态扩容方案）

LVM（Logical Volume Manager）可将多个物理分区 / 硬盘整合成「卷组」，再从卷组划分「逻辑卷」，支持动态扩容（无需格式化，不丢失数据），适合需要灵活调整空间的场景。

1. LVM 核心概念

• 物理卷（PV）：底层物理分区 / 硬盘（需转换为 PV 格式，CentOS 7+ 自动转换）。
• 卷组（VG）：多个 PV 组合成的「虚拟硬盘」，统一管理存储空间。
• 逻辑卷（LV）：从 VG 中划分的可用空间，格式化后挂载使用，支持扩容。

2. LVM 实操命令（创建与扩容）

（1）创建 LVM 逻辑卷

1. 创建卷组（将物理分区组合为 VG）：

   vgcreate myvg /dev/sda1 /dev/sda2  # 卷组名 myvg，包含 /dev/sda1、/dev/sda2
   vgs  # 查看卷组信息（如容量、空闲空间）
   

2. 创建逻辑卷（从 VG 划分空间）：

   lvcreate -L 10G -n mylv myvg  # 逻辑卷名 mylv，大小 10G，来自卷组 myvg
   lvs  # 查看逻辑卷信息
   

3. 格式化与挂载：

   mkfs.xfs /dev/myvg/mylv  # 格式化逻辑卷为 xfs
   mount /dev/myvg/mylv /data  # 挂载到 /data 目录
   

4. 永久挂载：在 /etc/fstab 添加配置（参考第六节 3 小节）。

（2）逻辑卷扩容（关键操作）

1. 扩展逻辑卷大小（示例：扩容到 20G）：

   lvextend -L 20G /dev/myvg/mylv  # 从 VG 空闲空间扩容到 20G
   

2. 扩展文件系统（生效扩容空间）：
   • xfs 文件系统：xfs_growfs /dev/myvg/mylv
   • ext4 文件系统：resize2fs /dev/myvg/mylv
3. 验证扩容：df -h /data（查看 /data 目录容量是否更新）。

（3）卷组扩容（VG 空间不足时）

1. 添加新物理分区到 VG：

   vgextend myvg /dev/sda3  # 将 /dev/sda3 加入卷组 myvg
   

2. 后续可继续扩展 LV 空间（步骤同上）。

八、系统监控命令

1. top：动态监控系统资源（类 Windows 任务管理器）

• 功能：实时显示进程 CPU、内存占用，系统负载等信息（动态刷新）。
• 核心指标解读（第一行）：
  • 第五列 load average：系统负载（1 分钟、5 分钟、15 分钟平均值）。
  • 负载判断：根据 CPU 核数，如 4 核 CPU，负载 1.0 表示 1 个核满负载，4.0 表示 4 核超负荷。
• 退出命令：按 q 键。

2. free：查看内存使用情况

• 功能：快速查看系统内存总容量、已用、空闲空间，比 top 更直观。
• 常用参数：-h（人性化显示，如 GB/MB）。
• 示例命令：

  free -h  # 查看内存使用情况