Linux磁盘管理

一、Linux系统中查看磁盘及挂载情况的命令

1.1 df命令

df -h 可以显示磁盘挂载情况，并以可读的方式展示各分区的使用情况、剩余空间等信息。

1.2 mount命令

mount 可以显示已挂载的文件系统及其挂载点。

1.3 cat命令

cat /proc/mounts 可以查看已挂载的文件系统信息，包括文件系统类型、挂载设备、挂载点等。

1.4 lsblk命令

lsblk 可以显示系统的块设备信息，包括磁盘、分区、挂载点等。

1.5 blkid命令

blkid 可以显示块设备的UUID等信息，包括已挂载的和未挂载的设备。

1.6 fdisk命令

fdisk -l 可以列出系统中的磁盘和分区信息。

1.7 parted命令

parted -l 可以显示磁盘的分区信息，同时还可以进行更多的磁盘操作，如创建分区、调整分区大小等。

以上命令中，df和mount是最常用的两个命令，可以较为直观地查看磁盘挂载情况。而cat、lsblk、blkid和fdisk命令则提供了更详细的信息，适合用于特定的需要。可以根据实际需求选择合适的命令来查看磁盘挂载情况。

二、调整 Linux 系统 swap/home/root等分区大小

2.1 Linux 系统 swap/home/root等分区简介

在安装 Linux 操作系统（CentOS、Ubuntu、Debian 等）时，如果采用分区向导提供的各类标准分区方案对系统盘进行分区，基本上给 home 的分区分配的磁盘空间都很大（占比能达到 80% 左右），其它分区（/ 跟分区、/var 分区、swap分区等）却很小。可在实际生产应用中，home 分区并不需要那么大，大部分数据是放在 / 目录下，因此安装好系统后就需要调整这些分区大小，不然在生产环境当中，容易导致硬盘分区写满溢出，没有写入权限。

Tips: 安装 Linux 系统时建议对系统盘分区采用 “使用整个磁盘并配置LVM” 向导进行分区，并且将 /home、/var 和 /tmp 分别放在单独分区。在对磁盘进行分区时，推荐设置分区向导使用部分（40% - 50%）系统盘卷组，这样安装好 Linux 系统后，就可以使用逻辑卷管理（LVM）增加逻辑卷（分区）容量，所以安装时使用一部分系统盘空间可以提高系统灵活性。

如下图为安装 debian 12.6 时，“使用整个磁盘并配置LVM” 向导进行分区，并将 /home、/var 和 /tmp 分别放在单独分区，然后设置分区向导使用 50% 的系统盘卷组（保留50% 的系统盘空间带安装好后做动态分配）。

安装好系统后，上踹 df -h 命令可以查看各分区的信息。

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root@debian-5:~# df -h
Filesystem                   Size  Used Avail Use% Mounted on
udev                          63G     0   63G   0% /dev
tmpfs                         13G  2.1M   13G   1% /run
/dev/mapper/debian--vg-root  122G  7.6G  109G   7% /
tmpfs                        120G     0  120G   0% /dev/shm
tmpfs                        5.0M   12K  5.0M   1% /run/lock
/dev/nvme0n1p2               456M  150M  282M  35% /boot
/dev/mapper/debian--vg-tmp   101G   48K   97G   1% /tmp
/dev/mapper/debian--vg-var   108G  364M  103G   1% /var
/dev/mapper/debian--vg-home  331G   36M  314G   1% /home
/dev/nvme0n1p1               511M  5.9M  506M   2% /boot/efi
/dev/md127                    22T   24K   21T   1% /data
tmpfs                         13G   44K   13G   1% /run/user/1000

2.2 vgdisplay 命令查看LVM的信息

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root@debian-5:~# vgdisplay
  --- Volume group ---
  VG Name               debian-vg
  System ID
  Format                lvm2
  Metadata Areas        1
  Metadata Sequence No  9
  VG Access             read/write
  VG Status             resizable
  MAX LV                0
  Cur LV                5
  Open LV               5
  Max PV                0
  Cur PV                1
  Act PV                1
  VG Size               930.53 GiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              238216
  Alloc PE / Size       172084 / 672.20 GiB
  Free  PE / Size       66132 / <258.33 GiB
  VG UUID               hLHdz3-ntzI-vlHI-SoSO-yE4e-ydnJ-clvsBw

这里可以看到，系统盘总共有 930.53G（VG Size），已经分配（Alloc PE / Size） 672.2G，未分配（Free PE / Size） 258.33G。

未分配（Free PE / Size）的 258.33G 空闲空间就可以使用 LVM 进行手动分配给各分区或创建新分区。

2.3 减少 home 分区大小

Step 1：设置（减少）/home 分区大小

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umount /home
resize2fs -p /dev/mapper/debian--vg-home 100G
mount /home

正常情况下，只需要三条命令就可以把 home 分区大小 100G 了。

如果是新系统，执行 umount /home 这条命令是没问题，如果是非全新系统，可能就会出现其他程序在占用 home，那么就得先执行 fuser -m /home 释放一下占用。

一般情况下，执行 resize2fs -p /dev/mapper/debian--vg-home 100G 这条命令都会提示运行e2fsck -f /dev/mapper/debian--vg-home命令，这时按提示先执行提命令（e2fsck命令）再重新执行 resize2fs 命令。

重新 mount /home 后，使用 df -h 命令就可以看到 /home 分区被设置成了 100G 大小了。

Step 2：缩小（减少）home 逻辑卷组大小

第一步中的命令减少的是系统 home 分区的大小，并不是 home 分区所在的逻辑卷组(LV)的大小，使用下面的 lvreduce 将缩小 home 分区所在的逻辑卷组(LV)的大小（多余的空间将释放到 Free PE / Size 池中）。

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lvreduce -L 100G /dev/mapper/debian--vg-home

使用 lvreduce 指令用于减少LVM逻辑卷占用的空间大小。可能会删除逻辑卷上已有的数据，所以在操作前必须进行确认。建议在新系统下进行调整，如果项目在投入使用阶段了，需要做好数据备份。

2.4 对交换分区 swap 空间进行扩大

swap 交换分区就是内存的交换，一般建议设置成硬件内存的2倍。

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free -m     # 查看 Swap 分区大小

swapoff /dev/mapper/debian--vg-swap_1   # 关闭 swap

# 扩展 /dev/mapper/mapper/debian--vg-swap_1，增加48G
lvextend -L +48G /dev/mapper/debian--vg-swap_1

# 将 /dev/mapper/mapper/debian--vg-swap_1 设置为swap分区
mkswap /dev/mapper/debian--vg-swap_1

swapon /dev/mapper/debian--vg-swap_1    # 打开 swap

2.5 对 / 分区空间进行扩大

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vgdisplay   # 查看空闲空间大小（Free PE / Size）

# 将 root 逻辑分区卷组 扩大（添加）300G 空间（New Size = Source Size + Add Size） 
lvextend -L +300G /dev/mapper/debian--vg-root

# 将系统 root 分区设置为 逻辑分区卷组 大小
resize2fs -p /dev/mapper/debian--vg-root

df -h   # 查看修改后的分区情况

2.6 设置 tmpfs 大小

编辑 /etc/fstab 文件，在其中添加 tmpfs 配置项后

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echo "tmpfs /dev/shm tmpfs defaults,size=120G 0 0" >> /etc/fstab

systemctl daemon-reload # 使 修改生效

三、RAID磁盘阵列的原理与搭建

3.1 RAID磁盘阵列的原理简介

磁盘阵列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID） 是由 “多个独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列”之意（其中一块盘坏了，数据不丢失）。磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘，以硬件（RAID卡）或软件（MDADM）形式组合成一个容量巨大的磁盘组，利用多个磁盘组合在一起，提升整个磁盘系统效能。利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。磁盘阵列还能利用同位检查（Parity Check）的观念，在阵列中任意一个硬盘故障时，仍可读出数据，在数据重构时，将数据经计算后重新置入新硬盘中（也就是坏了一块盘，拔掉，插入新盘，数据还能恢复到新盘，利用奇偶校验）

Tips: RAID可以预防数据丢失，但是它并不能完全保证数据不会丢失，所以大家使用RAID的同时还是注意备份重要的数据。

RAID的创建有两种方式：

软RAID：通过操作系统软件（mdadm）来实现；
硬RAID：使用硬件阵列卡；

RAID几种常见的类型：

RAID类型	RAID0	RAID1	RAID10	RAID5	RAID6
别名	条带	镜像	分布式奇偶校验条带	双重奇偶校验条带	镜像加条带
最少磁盘数	2	2	4	3	4
最大容错磁盘数	无	n-1	n/2	1	2
数据安全性	完全没有	最佳	最佳	好	比 RAID5 好
理论写入性能	n	1	n/2	<n-1	<n-2
理论读出性能	n	n	n	<n-1	<n-2
可用容量	100%	50%	50%	(n-1)/n	(n-2)/n
一般应用	强调性能但数据不重要的环境	数据与备份	服务器、云系统常用	数据与备份	数据与备份

在企业中用的最多的是：raid1、raid5和raid10。不过随着云的高速发展，阿里云，腾讯云等供应商一般可以把硬件问题解决掉。（你在用云的时候，会关注供应商底层是用什么raid类型吗）

3.2 使用4块SSD盘做软Raid5

创建软Raid5

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# 查看磁盘信息
lsblk -l 
fdisk -l 

# 安装 mdadm
apt install -y mdadm

# 创建 软 raid5 盘
mdadm -Cv /dev/md0 -n4 -l5 /dev/sd[a-d]     # 创建配置raid5

mdadm /dev/md0 -a /dev/sdf                  # 创建热备盘(可选)

# 等效于上述两条命令
mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 -x 1 /dev/sd{a,b,c,d} 
mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 -x 1 /dev/sd[a-d] 
# 参数解释
# -C  创建的意思
# /dev/md0  创建的raid5 磁盘名字
# -C 下的 -a yes|no 是否自动创建目标RAID设备的设备文件
# -l Raid的等级
# -n 使用多少块硬盘来创建当前Raid
# -x 空闲盘，也就是热备盘，当正常的盘出问题，这块盘就能从 share状态 转换到 spare rebuilding状态
# /dev/sd{a,b,c,d} 硬盘块名字，也可以写长名字 或 /dev/sd[a-d]

# 扩展命令
mdadm -D /dev/md0                           # (查看创建的raid)
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb                  # (停用磁盘)
mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb                  # (移除磁盘)

# 格式化磁盘，格式方式为ext4
mkfs.ext4 /dev/md0

# 挂载磁盘
mkdir /data
mount /dev/md0 /data

df -h # 查看磁盘挂载情况

# 查看磁盘的 UUID 等信息
blkid /dev/md0

# 在 /etc/fstab 中添加开机自动挂载磁盘
echo "UUID=$(blkid /dev/md0 | awk -F'"' '{print $2}') /data ext4 defaults,nofail 0 0" >> /etc/fstab

删除raid5

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mdadm --stop /dev/md0           # 停止RAID阵列，并确保数据已经同步到磁盘：

rm /etc/mdadm/mdadm.conf        # 删除RAID配置文件，以确保系统不会在启动时自动重建RAID：

# 从/proc/mdstat和/etc/mdadm/mdadm.conf中删除任何关于RAID的记录。

mdadm --misc --zero-superblock /dev/sdX1    从/dev/中删除RAID设备
# 其中/dev/sdX1是RAID的一个成员，例如/dev/sdb1。

# 请注意，执行这些操作会导致RAID阵列中的所有数据丢失，所以在执行之前请确保你已经备份了所有重要数据。如果你不确定，请咨询专业的数据恢复专家

3.3 RAID5 掉盘故障处理全流程

阶段一：故障排查与定位（找出真凶） 目标：确认阵列状态，找出哪块盘坏了，并获取其物理序列号。

检查 RAID 阵列状态

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cat /proc/mdstat            # 显示阵列缺失（如 [3/4] [UUU_]）；
mdadm --detail /dev/md0     # 显示 State : inactive 或 degraded，且 Total Devices 数量减少，故障盘可能未列出或显示为 removed。

检查底层磁盘健康状况查看所有硬盘的基本信息，提取序列号以防盘符漂移。

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lsblk -d -o NAME,MODEL,SERIAL,SIZE

预期输出：列出 sda、sdb、sdc、sdd 的型号和序列号 (SERIAL)。记下疑似坏盘的序列号。

针对疑似坏盘（假设为 /dev/sdd）提取 SMART 数据：

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sudo smartctl -a /dev/sdd

# 预期输出关键指标：
# ID 5 Reallocated_Sector_Ct（重映射扇区）：值大于 0。
# ID 187 Reported_Uncorrect（不可纠正错误）：值大于 0（关键致命项）。
# ID 197 Current_Pending_Sector（待映射扇区）：值大于 0。

结论：若 5 和 187 均大于 0，且伴随 dmesg 中的 I/O error 或 UNC，确认为物理坏道，不可强行修盘，必须更换。

阶段二：降级抢救与数据备份（最高优先级） 目标：排除坏盘，用剩余好盘强制拉起 RAID5，修复文件系统并备份数据。

停掉占用 I/O 的服务（如 Docker）避免在拉起阵列和修复文件系统时发生二次崩溃或数据不一致。

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sudo systemctl stop docker.service
sudo systemctl disabel docker.service

sudo systemctl stop docker.socket
sudo systemctl disabel docker.socket

# 或 docker stop $(docker ps -q)

强制拉起降级阵列假设确认好的三块盘是 /dev/sda、/dev/sdb、/dev/sdc（绝对不要包含坏盘）。

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sudo mdadm --stop /dev/md0
sudo mdadm --assemble --force --run /dev/md0 /dev/sda /dev/sdb /dev/sdc

cat /proc/mdstat  # 显示 active raid5 ... [3/3] [UUU]（处于 degraded 降级状态）。

检查并修复文件系统确认文件系统类型，强制修复因掉盘导致的元数据错误。

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# 查看文件系统类型
lsblk -f /dev/md0

如果是 ext4 格式：

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sudo e2fsck -f /dev/md0
# 交互提示处理：遇到 Optimize<y>? 或 Fix<y>?，全部输入 y。直到提示 FILE SYSTEM WAS MODIFIED 并退出。

复盘检查：再次运行 sudo e2fsck /dev/md0（不加 -f），若秒出结果并显示 clean，说明修复完成。

挂载并备份

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sudo mkdir -p /mnt/recovery
sudo mount /dev/md0 /mnt/recovery

操作：立即使用 rsync -av 或 cp 将数据拷贝至外置存储或 NAS。备份完成前，严禁向 /mnt/recovery 写入新数据。

阶段三：物理更换硬盘 目标：将坏盘从系统中剥离，插入新盘。

逻辑剔除坏盘（如果是强制拉起的，坏盘可能不在阵列里，但为了保险起见执行一次）

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sudo mdadm /dev/md0 --fail /dev/sdd
sudo mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdd

物理更换

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sudo shutdown -h now

操作：断电后，根据阶段一记录的序列号（SERIAL），在机箱中拔出坏盘，插入新盘（容量必须 ≥ 原盘）。通电开机。

识别与准备新盘

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lsblk -d -o NAME,MODEL,SERIAL,SIZE

预期输出：找到新盘（假设系统分配为 /dev/sde）。

对新盘进行分区，设为 Linux RAID 类型（可选，如果是使用一整块盘，可以不分区）：

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sudo fdisk /dev/sdd

依次输入：n -> p -> 1 -> 回车 -> 回车 -> t -> fd -> w

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sudo partprobe /dev/sdd

清除新盘上可能残留的旧 RAID 信息（非常重要）：

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sudo mdadm --zero-superblock /dev/sdd

阶段四：加入阵列与数据重建 目标：将新盘加入阵列，触发重建，恢复 RAID5 冗余。

加入新盘

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sudo mdadm /dev/md0 --add /dev/sdd

监控重建进度重建过程极耗 I/O（8TB 盘约需 10-24 小时），期间绝对不能重启。

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mdadm --detail /dev/md0

watch -n 5 cat /proc/mdstat

# md0 : active raid5 sdd[4] sdc[2] sda[0] sdb[1]
#       23441683464 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [4/4] [UUUU]
#       [====>................]  recovery = 20.5% (4804012104/23441683464) finish=1500.2min speed=200000K/sec

预期输出：显示 recovery = X.X% 进度。重建完成后显示 [4/4] [UUUU] 且无 recovery 字样。

(可选) 限制重建速度，防止影响其他业务：

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# 限制为 100MB/s (单位 KB)
echo 100000 > /proc/sys/dev/raid/speed_limit_max

& 阶段五：收尾与固化配置（防止重启阵列再次消失） 目标：修复 Debian 系统配置，确保下次重启阵列自动组装。

更新 mdadm 配置文件 Debian 的配置文件位于 /etc/mdadm/mdadm.conf。

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sudo mdadm --detail --scan | sudo tee -a /etc/mdadm/mdadm.conf

注意：如果原有文件里已有 ARRAY /dev/md0 … 的行，请先手动编辑 /etc/mdadm/mdadm.conf 删掉旧行，避免重复。

更新 initramfs（核心步骤）必须将阵列信息打包进启动镜像，否则重启时系统看不到阵列。

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sudo update-initramfs -u

验证与重启重新挂载你的 RAID 阵列，启动 Docker：

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sudo mount /dev/md0 /你的正常挂载点
sudo systemctl start docker

终极测试：在业务允许的时间窗口内，执行一次 sudo reboot，确认重启后 cat /proc/mdstat 能自动显示 [4/4] [UUUU] 且网络、业务正常。

Tips:

不要对故障盘使用 –create：这会直接抹除 RAID 元数据，导致数据永久丢失。

修改 /etc/fstab 防止开机卡死：如果你配置了自动挂载，建议加上 nofail 参数（如 defaults,nofail 0 0），这样即使阵列坏了，系统也能正常启动获取 IP，不会掉入紧急模式。

3.4 补充说明

在 Linux 中创建软 RAID，有两种非常主流的做法，关键在于你最初创建 RAID5 时是怎么做的，新加入的盘就必须和原来的保持一致。

回看你之前的截图（/proc/mdstat 显示成员是 sda、sdb、sdc），没有数字后缀。这说明你最初就是用整块裸盘（Whole Disk）直接创建的 RAID，而不是用分区。因此，新盘也必须直接用裸盘加入。

两种做法的区别：

整盘直接做 RAID（你当前的情况）

特征：成员名为 /dev/sda、/dev/sdb，没有 1、2 等后缀。

优点：少了一层分区表的抽象，结构最简单，直接拿整盘组建。

操作：新盘直接 mdadm --add /dev/sdd。

分区后做 RAID（很多人习惯的做法）

特征：成员名为 /dev/sda1、/dev/sdb1（带有数字后缀）。

优点：如果你以后想在同一块盘上划出不同区域做不同的 RAID，或者留一点空间做其他用途，就可以这么做。

操作：先用 fdisk /dev/sdd 给新盘分一个区（类型设为 fd），然后加入命令必须是 mdadm --add /dev/sdd1。

为什么新盘不能“临时”分区？

如果你原来的三块盘是整盘（sda），你强行把新盘分区（sdd1）加进去，mdadm 会直接报错，因为它认为阵列的底层结构不一致（一个是整盘，一个是分区）。强行混合加入会导致阵列重建失败，直接损坏数据。

所以，针对你的新 8T 盘，正确命令依然是：

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# 1. 清除新盘可能残留的旧 RAID 信息（整盘操作，不带数字）
sudo mdadm --zero-superblock /dev/sdd

# 2. 直接拿整盘加入阵列
sudo mdadm /dev/md0 --add /dev/sdd

唯一需要注意的例外：你可以用 lsblk /dev/sdd 或者 fdisk -l /dev/sdd 看一眼新盘。如果这是出厂全新的盘，里面干干净净没分区，那就闭眼直接 mdadm /dev/md0 --add /dev/sdd。

但如果你买的是二手的或者之前用过且带分区表的盘，只要那个分区没被挂载，直接用 mdadm --zero-superblock /dev/sdd 把整盘头部的旧信息抹掉，然后一样可以直接把整盘（/dev/sdd）加进去，完全不用管它里面有没有分区表，mdadm 会接管整块裸盘。