Linux 分区与文件系统
一、Linux 分区
分区表（Partition tables）与分区工具
要对 Linux 系统进行分区，首先有两种分区表可选：
- MBR（Master boot record），或者称做 DOS 分区表，最高只支持到 2TB 存储，它对应 legacy BIOS 这种引导方式
- 分区工具: fdisk
- GPT，新型的分区表，支持超大存储空间（理论上能达到 8ZiB），它对应 UEFI 这种新型引导方式
- 分区工具: fdisk/parted/gdisk，fdisk 是最知名的 linux 分区工具，而 parted 是 Linux 上最早支持 GPT 分区的工具之一
- 因为本人对 fdisk 最熟悉，建议用 fdisk，gentoo 的安装文档也是推荐用 fdisk
对于服务器而言，尤其是云服务器/虚拟机，我们很少会使用到超过 2TB 的单机存储，所以对于云服务器的系统管理员而言，目前 fdisk 仍然是使用最多的分区工具，虚拟机最常用的分区表也仍然是 DOS 类型的分区表，使用的最广泛的引导方式也仍然是 legacy bios，只有少数 KVM GPU 直通玩家才会搞 UEFI。
由于本人工作主要涉及的是云服务器，这里着重介绍的仍然是 fdisk，而且也不会过多讨论如何对同一磁盘进行分区——虚拟机的磁盘本身就是虚拟的，这么做没啥意义。而且另一个特点是，现在大家都是用的 SSD 了，SSD 的特性决定了，最好是不要对它进行分区。
GPT 分区表，以及对同一磁盘进行分区，目前来看更适合物理机和机械硬盘，不论是个人电脑还是物理服务器，插几块 1TB-12TB 的磁盘都是很常见的。
创建新分区
在新硬盘上创建新分区只需要使用一个命令: fdisk，具体流程如下：
# 简要介绍：依次输入n、回车、p、然后一直回车、最后输入 w 就完成了
[root@tsbweb1 data]# fdisk /dev/sdb
欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2)。
更改将停留在内存中，直到您决定将更改写入磁盘。
使用写入命令前请三思。
命令(输入 m 获取帮助)：p
磁盘 /dev/sdb：17.2 GB, 17179869184 字节，33554432 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0xbb986126
设备 Boot Start End Blocks Id System
命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
p primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
e extended
Select (default p): p
分区号 (1-4，默认 1)：
起始 扇区 (2048-33554431，默认为 2048)：
将使用默认值 2048
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (2048-33554431，默认为 33554431)：
将使用默认值 33554431
分区 1 已设置为 Linux 类型，大小设为 16 GiB
命令(输入 m 获取帮助)：w
The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
正在同步磁盘。
完成后再使用 lsblk 查看：
# 变成 20G 了别在意...因为运行的机器不一样...
[ec2-user@xxx ~]$ lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sdb 259:0 0 20G 0 disk
└─sdb1 259:4 0 20G 0 part
nvme0n1 259:1 0 8G 0 disk
├─nvme0n1p1 259:2 0 8G 0 part /
└─nvme0n1p128 259:3 0 1M 0 part
这就已经创建了一个新分区 /dev/sdb1，接下来还需要将它格式化为 ext4 等格式，再挂载到系统中使用。
磁盘分区扩容
如果你的磁盘没有做分区，就是整个磁盘作为一个分区挂载的话，磁盘和分区的大小就永远一致。 虚拟机磁盘扩容就不需要再手动扩容分区。
而如果你的磁盘分了多个区，比如常见的系统盘都至少会有两个分区：
[ec2-user@ip-xxx ~]# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
nvme0n1 259:0 0 60G 0 disk
├─nvme0n1p1 259:1 0 30G 0 part /
└─nvme0n1p128 259:2 0 1M 0 part
[ec2-user@ip-xxx ~]# fdisk -l
GPT PMBR 大小不符(62914559 != 125829119)，将用 w(写) 予以更正。
Disk /dev/nvme0n1：60 GiB，64424509440 字节，125829120 个扇区
单元：扇区 / 1 * 512 = 512 字节
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：gpt
磁盘标识符：6A955D68-963D-43A8-A1E9-BB21DD465514
设备 起点 末尾 扇区 大小 类型
/dev/nvme0n1p1 4096 62914526 62910431 30G Linux 文件系统
/dev/nvme0n1p128 2048 4095 2048 1M BIOS 启动
这里就可以看到，磁盘一共有 60G，但是根分区 /dev/nvme0n1p1 只有 30G.
这时可以使用如下命令扩容根分区:
# 命令格式：growpart [disk] [分区 ID]
[ec2-user@ip-xxx ~]# growpart /dev/nvme0n1 1
CHANGED: partition=1 start=4096 old: size=62910431 end=62914527 new: size=125824991 end=125829087
# 注: 如果 Amazon Linux 2 跑这命令报奇怪的错误，很大可能是编码问题！
# 先修改系统编码 LANG，再跑 growpart 估计就正常了
[ec2-user@ip-xxx ~]# LANG=en_US.UTF-8
# 问题原因：growpart 存在编码问题，而 ssh 在建立连接时，默认会使用本地的 LANG 属性！
现在再看，根分区就和磁盘差不多大了:
[ec2-user@ip-xxx ~]# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
nvme0n1 259:0 0 60G 0 disk
├─nvme0n1p1 259:1 0 60G 0 part /
└─nvme0n1p128 259:2 0 1M 0 part
注意: 单纯扩容分区大小，并不能用上新的容量。还需要扩容文件系统的大小才行，这会在下一章介绍
二、Linux 文件系统
Linux 文件系统目前最常见的是 ext4 和 xfs，此外还有对超大阵列支持很好的 zfs 以及最新型的 btrfs.
debian 系目前默认使用 ext4，而 centos/opensuse 则默认使用 xfs，此外 fedora/opensuse 等系统都已经开始在桌面版上默认使用 btrfs.
还有另一类特殊的文件系统：使用内存模拟文件系统的 tmpfs，以及依附于其他文件系统的 overlayfs，docker 容器就有使用 overlayfs.
据说 btrfs bug 一堆？
这里从实用的角度出发，主要介绍 ext4 和 xfs.
文件系统扩容
首先通过 df -hT 确定分区的文件系统类型和文件系统大小
# TODO 这里的输出第二列应该是 FS 类型，会打印出 xfs/tmpfs 等，示例需要更新
[ec2-user@ip-xxx ~]$ df -Th
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /dev
tmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /dev/shm
tmpfs 1.9G 440K 1.9G 1% /run
tmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /sys/fs/cgroup
/dev/nvme0n1p1 30G 2.6G 27G 9% /
tmpfs 389M 0 389M 0% /run/user/0
tmpfs 389M 0 389M 0% /run/user/1000
然后通过 lsblk 确定分区大小
[ec2-user@ip-xxx ~]$ lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
nvme0n1 259:0 0 60G 0 disk
├─nvme0n1p1 259:1 0 60G 0 part /
└─nvme0n1p128 259:2 0 1M 0 part
可以看到 /dev/nvme0n1p1 的分区大小为 60G，而它的文件系统大小只有 30G。
因此可以将文件系统扩容到 60G.
如果分区不够大，那你得考虑先做分区扩容，分区扩容参见上一章。
ext4 文件系统的扩容命令：
sudo resize2fs /dev/xvda1
xfs 文件系统的扩容命令：
# sudo yum install xfsprogs
sudo xfs_growfs -d /
挂载分区
临时挂载，可以直接使用 mount/umount 命令：
mkdir /data
# 将 /dev/sdb1 挂载为 /data 目录
mount /dev/sdb1 /data
# 卸载 /data 目录
umount /data
要开机启动就挂载，则需要修改 /etc/fstab 文件，注意此文件比较核心，如果它写错了将导致无法挂载根分区，系统无法启动！
对于 LVM 逻辑卷，可以直接使用如下方式挂载：
# 1. 查看 lv 逻辑卷的映射路径，记录下来
df -h
# 2. 设置开机自动挂载，每一列的含义：要挂载的分区设备号 挂载点 文件系统类型 挂载选项 是否备份 是否检测
echo "/dev/mapper/<vg-name>-<lv-name> /data ext4 defaults 1 2" >> /etc/fstab
# 3. 测试设置的配置，没有任何输出就说明挂载成功，没有错误
mount -a
对于物理硬盘，「分区设备号」需要填写设备的 UUID 号，配置方法如下：
# 查询出设备的 uuid
$ blkid /dev/sdb1
/dev/sdb1: UUID="0e515b28-cf80-11e9-acd6-000c29299178" TYPE="ext4" PARTUUID="c6932ee3-1ed9-4047-b5e6-ac490af39b88"
# 使用上一步查询出的 uuid 进行挂载
$ echo "UUID=0e515b28-cf80-11e9-acd6-000c29299178 /data ext4 defaults 1 2" >> /etc/fstab
# 3. 测试设置的配置，没有任何输出就说明挂载成功，没有错误
mount -a