Linux文件、磁盘以及扩容方式

预备知识

文件系统类型

通过 df -T /home或者lsblk -f命令可以查看文件系统类型。

• ext4：Linux 常用的文件系统，支持大文件和高性能。
• XFS：用于高性能、高并发的场景。
• btrfs：支持高级功能，如快照和子卷。
• FAT32 和 NTFS：可用作跨平台兼容，但通常用于外部设备。

挂载点

• 挂载点：将磁盘分区与目录关联，使得目录中的文件实际存储在对应的磁盘分区中。 #### 挂载与卸载
• 挂载：sudo mount /dev/sdXn /mnt/new_home, /dev/sdXn 是分区路径，/mnt/new_home 是临时挂载点。
• 卸载：sudo umount /mnt/new_home。

查看当钱挂载情况

mount | grep /home

lsblk

持久化挂载配置

编辑 /etc/fstab，添加新分区的信息，例如：

UUID=xxxxx-xxxxx-xxxxx /home ext4 defaults 0 2

使用 blkid 获取分区 UUID。 UUID=xxxxx-xxxxx-xxxxx 是分区的 UUID，/home 是挂载点，ext4 是文件系统类型，defaults 是默认挂载选项，0 是备份级别，2 是文件系统检查顺序。

分区表类型

分区表类型决定了磁盘分区的布局方式 - MBR（Master Boot Record）： - 支持最大 2TB 磁盘，分区数量限制为 4 个主分区（或使用扩展分区）。 - 较旧的系统中常见。 - GPT（GUID Partition Table）： - 支持大于 2TB 的磁盘，分区数量几乎无限制。 - 推荐使用 GPT，尤其是现代系统和大容量磁盘。

如何查看分区表类型：

sudo fdisk -l

输出中会显示磁盘使用的分区表类型（MBR 或 GPT）。

逻辑卷管理（LVM）

LVM（Logical Volume Manager）提供了灵活的存储管理能力，是现代 Linux 系统推荐的存储管理工具。 #### LVM 组成： - Physical Volume (PV)：物理卷，对应实际磁盘分区（如 /dev/sda1）。 - Volume Group (VG)：卷组，将多个 PV 组合成一个存储池。 - Logical Volume (LV)：逻辑卷，在卷组中划分出的存储块，类似于分区。 #### LVM 的优势： - 动态调整：支持动态调整（扩展或缩小）逻辑卷。 - 存储池：可以将多个物理磁盘组合成一个逻辑存储池。 - 快照和备份：提供快照和备份功能。 #### 如何查看 LVM 配置

sudo vgdisplay
sudo lvdisplay

块设备路径

块设备路径是 Linux 用于标识磁盘和分区的名称。 #### 路径格式 - /dev/sdX：传统磁盘路径，X 是磁盘序号。 - /dev/nvmeXnY：NVMe 磁盘路径，X 是设备号，Y 是分区号。 - /dev/mapper/vg_name-lv_name：LVM 的逻辑卷路径。 #### 如何查看块设备路径：

lsblk 查看磁盘和分区的结构。
blkid 查看分区的文件系统和 UUID。

可以通过fdisk / parted 等工具管理分区。

Linux和Windows在磁盘分区管理上的区别

分区类型和布局

系统	分区类型	分区结构	挂载点
Linux	- 使用主分区（Primary）、扩展分区（Extended）和逻辑分区（Logical）的结构 - GPT（GUID分区表）支持 128 个以上的分区	- 分区通常用设备文件表示，如 /dev/sda1（表示第一个硬盘的第一个分区） - 文件系统可以跨越多个分区（如通过 LVM 实现逻辑卷管理）	- 无固定的驱动器符号（如 Windows 的 C:、D:） - 所有分区整合到一个目录树下，例如根目录 /
Windows	- 支持 MBR（最多 4 个主分区）和 GPT（支持更多分区）	- 分区通常表示为独立的驱动器符号，如 C:、D:	- 每个分区是独立的逻辑单元 - 支持通过挂载点功能将分区挂载为 NTFS 文件系统下的文件夹，但不常用

文件系统

系统	常见文件系统	灵活性
Linux	- ext4: 现代 Linux 的默认文件系统，支持大文件和高性能 - XFS: 用于高性能、高并发的场景 - btrfs: 支持高级功能，如快照和子卷 - FAT32 和 NTFS: 可用作跨平台兼容，但通常用于外部设备	- 多种文件系统可选，支持格式化为几乎任何文件系统 - 支持网络文件系统（如 NFS、CIFS）
Windows	- NTFS: 默认的主文件系统，支持高性能和安全功能 - FAT32 和 exFAT: 用于外部设备或某些特殊用途	- 不支持直接格式化为 Linux 原生文件系统（如 ext4） - 文件系统选项相对较少

引导加载

系统	特点
Linux	- 使用 GRUB（或其他引导程序）管理启动项 - 支持从多种分区或系统启动，灵活性高 - 根分区（/）和引导分区（如 /boot）可以分离 - 支持双系统或多系统并存
Windows	- 使用 Windows Boot Manager 管理引导 - 通常依赖特定的系统分区（System Reserved 或 EFI 分区） - 双系统支持有限，需第三方引导管理器（如 GRUB）协助

分区工具

系统	特点
Linux	- 命令行工具丰富： - fdisk: 适用于 MBR 分区表 - gdisk: 适用于 GPT 分区表 - parted 和 gparted: 高级分区管理工具 - 灵活支持命令行和图形界面 - 提供 LVM（逻辑卷管理）支持，便于动态调整分区大小
Windows	- 图形化工具为主： - 磁盘管理（Disk Management）是主要的分区工具 - 命令行工具如 diskpart - 相较 Linux，动态调整分区大小的灵活性较低

文件路径和符号

系统	特点
Linux	- 文件路径区分大小写，例如 /home 和 /Home 是不同的路径 - 使用正斜杠 / 作为路径分隔符 - 支持符号链接和硬链接
Windows	- 文件路径不区分大小写，例如 C:\Users 和 C:\users 是同一路径 - 使用反斜杠 \ 作为路径分隔符 - 支持快捷方式（功能类似于符号链接）

Linux 根目录

根据 Filesystem Hierarchy Standard (FHS)，Linux 的根目录 / 下存在一系列标准化的目录，以下是常见目录及其作用说明。

1. /bin （Binary）

• 存放系统启动时或单用户模式下的基本用户命令。
• 包括常用的命令，如 ls、cp、mv、cat 等。
• 可供所有用户访问。

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2. /boot （Boot）

• 存放系统启动所需的文件，包括引导加载程序（如 GRUB）的配置文件和内核文件。
• 常见文件：
  • vmlinuz：压缩内核文件。
  • initrd.img：初始 RAM 磁盘镜像。
  • grub 目录：GRUB 引导加载程序的配置文件。

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3. /dev （Device）

• 包含设备文件，表示系统中的硬件设备。
• 设备文件通常通过 /dev 提供接口，例如：
  • /dev/sda：第一个 SATA 硬盘。
  • /dev/null：空设备。
  • /dev/tty：终端接口。

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4. /etc （Et Cetera）

• 存放系统配置文件。
• 通常只由系统管理员（root 用户）修改。
• 常见文件和目录：
  • /etc/passwd：用户信息。
  • /etc/fstab：文件系统挂载信息。
  • /etc/network/interfaces：网络配置。

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5. /home

• 存放普通用户的主目录，每个用户一个子目录。
• 示例：
  • /home/user1：用户 user1 的主目录。
• 用户可以在其主目录中存储文件、配置数据等。

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6. /lib （Library）

• 存放系统运行所需的共享库（类似于 Windows 的 .dll 文件）。
• 包括 /bin 和 /sbin 中的可执行文件所依赖的库。

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7. /media

• 挂载点目录，用于自动挂载外部设备（如 USB 驱动器、光盘）。
• 当插入外部存储设备时，系统会在 /media 下创建一个挂载点。

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8. /mnt

• 临时挂载点目录。
• 系统管理员可以手动挂载文件系统到该目录下。
• 用于临时挂载而非自动化。

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9. /opt （Optional）

• 存放可选的第三方软件包。
• 一些软件会安装在 /opt 下，例如 /opt/myapp。

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10. /proc

• 虚拟文件系统，存储系统内核和进程相关信息。
• 动态生成，不占用实际磁盘空间。
• 示例：
  • /proc/cpuinfo：CPU 信息。
  • /proc/meminfo：内存使用信息。

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11. /root

• root 用户的主目录，与普通用户的 /home/username 对应。
• 通常只有 root 用户有权限访问。
• 需要通过sudo passwd root设置密码才能登录。

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12. /run

• 临时文件系统，用于存储系统运行时生成的文件（如进程 ID 文件、套接字）。
• 系统重启后该目录会被清空。

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13. /sbin （System Binary）

• 存放系统管理员使用的基本命令，例如：
  • fsck：文件系统检查。
  • reboot：重启系统。
• 一般普通用户无权直接执行。

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14. /srv （Service）

• 存储与系统提供的服务（如 HTTP、FTP）相关的数据。
• 示例：/srv/www 可能存放一个 Web 服务器的数据。

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15. /sys

• 虚拟文件系统，提供内核和硬件设备的信息。
• 和 /proc 类似，但更注重设备相关的信息。

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16. /tmp （Temporary）

• 用于存储临时文件。
• 文件通常会在系统重启时清空。

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17. /usr （User System Resources）

• 包含与用户相关的文件和资源：
  • /usr/bin：用户可用的命令。
  • /usr/lib：共享库。
  • /usr/share：共享数据（如文档、图标）。
  • /usr/local：本地安装的软件。

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18. /var （Variable）

• 存放经常变化的文件。
• 示例：
  • /var/log：日志文件。
  • /var/spool：任务队列（如打印任务）。

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Ubuntu 系统分区建议

基本分区方案

通常情况下，建议以下几个分区：

1. /（根分区）

• 用途：存放操作系统的核心文件和默认安装的软件。
• 建议大小：
  • 20-30GB：普通桌面用户。
  • 40-50GB：需要安装大量软件或开发环境的用户。
• 文件系统：ext4（推荐）。
• 注意：所有未分配到其他分区的内容都会默认存储在根分区中。

2. swap（交换分区）

• 用途：虚拟内存，用于内存不足时提供临时存储；也用于休眠功能。
• 建议大小：
  • 如果 不使用休眠功能：
    • RAM < 4GB：等于2倍RAM大小。
    • RAM 在 4-8GB：等于RAM大小。
    • RAM > 8GB：4-8GB 通常足够。
  • 如果 使用休眠功能：
    • 至少等于RAM大小。
• 文件系统：专用交换空间，无文件系统。
• 注意：现代 Ubuntu 支持使用交换文件（无需单独分区），可在安装后配置。

3. /home（用户目录）

• 用途：存储用户数据（如文档、配置、下载等），便于系统重装时保留用户数据。
• 建议大小：
  • 普通桌面用户：50GB 或更多。
  • 如果硬盘空间充裕，可分配 100GB+，以支持长期使用。
  • 服务器或开发用户：按实际需求分配。
• 文件系统：ext4（推荐）。

4. /boot（可选）

• 用途：存放引导加载程序和内核文件。
• 建议大小：
  • 500MB-1GB：普通用户。
  • 1-2GB：如果需要保留多个内核版本。
• 文件系统：ext4。

5. /efi（如果是 UEFI 系统）

• 用途：存放 UEFI 引导程序。
• 建议大小：
  • 300-500MB 通常足够。
• 文件系统：FAT32。
• 注意：如果是多系统环境，EFI 分区可以共享。

6. /var（可选）

• 用途：存放日志文件、缓存数据、邮件队列等（特别是服务器环境）。
• 建议大小：
  • 5-10GB：普通用户。
  • 20-50GB：如果运行数据库、Web服务器或其他高日志生成服务。
• 文件系统：ext4。

7. /tmp（可选）

• 用途：存放临时文件。
• 建议大小：
  • 2-4GB：普通用户。
  • 10GB 或更多：需要处理大量临时文件（如视频编辑、编译大型项目）。
• 文件系统：ext4 或 tmpfs（内存文件系统）。

8. 数据分区（可选）

• 用途：独立存储大文件或共享数据（如 /mnt/data）。
• 建议大小：根据需求调整。

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分区建议

1. 根分区大小要合理：
   • 根分区存放系统和软件文件，除单独分配空间的挂载点，其余内容都存储在根分区中。
   • 如果空间不足，可能导致系统无法更新或安装新软件。
2. 优先为 /home 留出空间：
   • /home 是用户数据的主要存储位置，建议分配尽可能大的空间。
3. 使用 LVM：
   • 如果磁盘使用量不确定，使用 LVM 便于后续扩展。
4. EFI 分区共享：
   • 如果有多系统（如 Windows 和 Linux），可以共享一个 /boot/efi 分区。
5. 根据用途优化分区：
   • 桌面用户可以简化分区结构。
   • 服务器或开发环境可以根据需要细化分区。

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扩容方式

新建磁盘分区并挂载到新的挂载点上

主要使用的命令：fdisk、mkfs、mount、umount、df、lsblk 1. 查看磁盘：

lsblk

可以看出里面有三个硬盘：sda/nvme0n1/nvme1n1，目前我的Linux文件系统全部都在sda中的部分分区中，另外nvme0n1只设置了一个/boot/efi的挂载点。现在我想从nvme1n1中分配一部分空间给sda/ada6的/home分区。 2. 磁盘分区并挂载： 首先可以查看一下这个磁盘的使用情况

sudo fdisk -l /dev/nvme1n1

这个盘之前在windows系统上使用，目前的分区也已经占满了全部空间，所以需要删除一些分区或者直接使用之前的分区，如果要删除的话我们可以重新对这个盘进行分区，借助fdisk或者parted应该都可以： - 删除分区：

sudo fdisk /dev/nvme1n1

- 输入 d， 逐一删除所有分区。 - 输入 w 保存更改。 - 新建分区

sudo fdisk /dev/nvme1n1

- 输入 n 创建新分区 - 按提示选择分区类型（通常是主分区）。 - 提供起始扇区和结束扇区（默认值即可使用未分配的全部空间）。 - 确认并完成创建。 - 格式化分区

sudo mkfs.ext4 /dev/nvme1n1p1

- 挂载分区

sudo mount /dev/nvme1n1 /mnt/new_home

注意前面我们说过/mnt是临时挂载点，我们可以新建一个/home/data挂载点来实现对/home目录的扩容，但是其实这样在系统重启后依旧是临时的，每次都重启需要手动挂载才能正常使用分区内容。 - 持久化挂载 - 获取分区 UUID：

sudo blkid /dev/nvme1n1p1

- 编辑 /etc/fstab 文件： 添加以下行，将新分区挂载到 /home/data：

UUID=xxxx-xxxx-xxxx-xxxx /home/data ext4 defaults 0 2

- 测试 /etc/fstab 配置：

sudo mount -a

- 验证是否挂载：df -h 3. 新挂载点权限设置 上面的案例中/home 下的子目录（ /home/data）会独立使用新分区的存储空间，不会直接扩展 /home 主目录的可用空间。 默认情况下，挂载后的 /home/data 可能由 root 用户拥有。根据需要修改目录权限：

sudo chown -R <username>:<group> /home/data 
或者
chmod -R 权限 /home/data   
（权限由三位数字组成，分别对应所有者/组/其他用户的权限，单个数字权限为r=4，w=2，x=1的和）

4. 数据迁移 如果 /home 中已有需要迁移到 /home/data 的数据，可以使用 rsync 进行迁移：

   sudo rsync -av /home/old_data /home/data

LVM扩容

更新中。。。。

直接扩容现有分区

准备

• 备份数据

调整分区可能会导致数据丢失，建议备份 /home 分区和其他重要数据。

sudo rsync -aXS /home/ /backup/home/

- 查看分区布局

lsblk
sudo fdisk -l

看看 /home 分区（如 /dev/sda6）的后方存在未分配空间。 - 确保分区未挂载： - 如果 /home 是活动分区，需要在单用户模式或通过 Live CD/USB 执行操作。 - 在 Live 环境中挂载根分区，并使用 chroot 进入系统环境。

如果/home 分区（如 /dev/sda6）的后方位置存在未分配空间

因为我是想在在另一个磁盘上扩充，所以后面的方法不适用于我的这个需求，如果满足挂载/home的后方还有连续空间的话优先推荐这种方式，可以直接扩容 /dev/sda6 分区大小即可，有以下两种方式： #### 使用gparted（图形化界面） gparted 是调整分区的图形化工具，操作简单且更安全。 - 安装：sudo apt install gparted - 启动：sudo gparted - 选择 /dev/sda6 分区，右键选择 Resize/Move。

使用fdisk

• 启动 fdisk： sudo fdisk /dev/sda
• 删除并重新创建分区：
  • 输入 d，选择 /dev/sda6 分区。
  • 输入 n，创建新分区，起始扇区与旧分区相同，结束扇区扩大到未分配空间末尾。
  • 输入 w 保存更改。
• 刷新分区表： sudo partprobe #### 扩展文件系统 在采用上面的某一种方式后调整分区后，文件系统大小仍然是原来的大小，需要扩展文件系统以使用新的空间。
• 扩展 ext4 文件系统

如果 /home 分区是 ext4，使用 resize2fs 扩展：

sudo resize2fs /dev/sda6
```   
- 扩展 xfs 文件系统

如果 /home 分区是 xfs，确保分区已挂载，然后使用 xfs_growfs 扩展：
```shell
sudo mount /dev/sda6 /home
sudo xfs_growfs /home

验证

• 检查分区大小是否扩展成功：df -h /home
• 确认分区的文件系统健康状态：sudo fsck /dev/sda6

如果/home 分区（如 /dev/sda6）的后方位置不存在未分配空间

如果原有的留给/home挂载点的分区已经空间不足且原来空间很小，可以考虑换一个更大的硬盘然后对/home进行迁移。 #### 切换用户 因为我们现在要扩充/home分区，所以需要切换到root用户下进行操作，使用命令sudo -i切换到root用户。

另外，Live环境或者单用户模式也都可以。

准备新分区

• 如果新硬盘还没有新分区的话可以新建一个分区：sudo fdisk /dev/nvme1n1, 输入n新建分区，输入w保存更改。
• 格式化分区：sudo mkfs.ext4 /dev/nvme1n1p1
• 挂载分区：sudo mount /dev/nvme1n1p1 /mnt/new_home, 将其挂载到/mnt/new_home目录下。 #### 迁移数据
• 迁移数据：sudo rsync -aXS /home/ /mnt/new_home/ 非常重要，迁移完成后一定要检查一下数据是否完整，确认无误后再进行下一步操作。 -a：归档模式，保留权限、时间戳等。 -X：保留扩展属性。-S：处理稀疏文件。

更新挂载点

• 卸载原有 /home 分区：sudo umount /home
  • 此时可能遇到/home忙碌的问题，可以使用lsof /home查看一下/home目录下的进程，但是如果有系统进程的话就无法卸载了，所以还是Live环境或者单用户模式比较方便。
• 如果之前临时挂载点设置了永久挂载，需要卸载临时的new_home：sudo umount /mnt/new_home，这个如果不卸载的话会可能导致/home和new_home都在同一个分区下，非常不安全。
• 挂载新分区到 /home：sudo mount /dev/nvme1n1p1 /home
• 获取新分区 UUID：sudo blkid /dev/nvme1n1p1
• 持久化挂载：编辑 /etc/fstab，添加新分区的 UUID 信息。

  UUID=xxxx-xxxx-xxxx-xxxx /home ext4 defaults 0 2

  #### 验证
• /home 分区是否正常挂载：df -h /home

  sudo mount -a
  df -h /home

• 旧的临时目录下内容和新的/home目录下内容是否是在一个分区下：

  df /mnt/new_home

  检查清楚后可以删除/mnt/new_home目录下的内容。