一、块设备与分区
块设备是以固定大小数据块（通常 4KiB）为读写单位的存储设备文件，位于 /dev/ 下：/dev/sda（SATA/SCSI）、/dev/nvme0n1（NVMe SSD）、/dev/vda（虚拟化）。
查看块设备：
| 命令 | 说明 |
|---|---|
lsblk | 树形展示所有块设备及分区层级 |
lsblk -f | 带文件系统类型和 UUID |
fdisk -l /dev/sda | 查看指定设备的详细分区表 |
parted /dev/sda print | 查看分区表（支持 GPT，输出更标准） |
blkid | 列出所有设备的 UUID 和文件系统类型 |
cat /proc/partitions | 内核视角下的分区列表（原始数据） |
分区表类型：
- MBR（Master Boot Record）：传统格式，支持最多 4 个主分区（或 3 主分区 + 1 扩展分区），最大 2TiB 磁盘，兼容性广但老旧。
- GPT（GUID Partition Table）：现代标准，支持 128+ 分区、>2TiB 磁盘，自带 CRC 校验，UEFI 引导的强制要求（但 BIOS 也可引导 GPT）。
分区工具：
| 工具 | 适用场景 |
|---|---|
fdisk | MBR/GPT 通用，交互式，适合命令行手动分区 |
gdisk | GPT 专用，比 fdisk 对 GPT 支持更完整 |
parted | 脚本化分区，支持高级操作（如分区大小调整、对齐），语法稳定 |
cfdisk | 交互式 TUI，对新手更友好 |
fdisk /dev/sda # 交互式分区（m 帮助，w 写入，q 退出）
parted /dev/sda # 进入 parted 交互界面
parted -s /dev/sda mklabel gpt
parted -s /dev/sda mkpart primary ext4 1MiB 100%二、文件系统创建
分区完成后需格式化——即在分区上创建文件系统。文件系统是组织文件在存储介质上存放方式的数据结构。
常见文件系统：
| 类型 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|
ext4 | Linux 默认，成熟稳定，日志型，向后兼容 ext2/ext3 | 通用，桌面/服务器首选 |
XFS | 高性能，支持大文件（PB 级），扩容方便 | 大数据、媒体存储（RHEL 默认） |
Btrfs | 支持快照、子卷、压缩、数据校验、在线扩容缩容 | 需要高级特性的场景（openSUSE 默认） |
F2FS | 针对闪存优化（Flash-Friendly） | SD 卡、UFS、SSD |
vfat/exFAT/NTFS | Windows 兼容 | 与 Windows 双启动、U 盘交换数据 |
tmpfs | 基于内存的文件系统，重启清零 | /tmp、/run、/dev/shm |
创建命令：
mkfs.ext4 /dev/sda1 # 格式化为 ext4
mkfs.xfs /dev/sda1 # 格式化为 XFS
mkfs.btrfs /dev/sda1 # 格式化为 Btrfs
mkfs.vfat /dev/sda1 # FAT32
mkfs.ntfs /dev/sda1 # NTFS（需安装 ntfs-3g）警告：格式化会销毁分区上所有原有数据，操作前务必确认目标分区无误。
三、挂载与持久化
挂载是将块设备附加到根目录树某个空目录（挂载点）的过程，使设备内容在指定路径下可访问。
| 命令 | 说明 |
|---|---|
mount /dev/sda1 /mnt | 将 /dev/sda1 挂载到 /mnt |
mount -t ext4 /dev/sda1 /mnt | 指定文件系统类型 |
umount /mnt 或 umount /dev/sda1 | 卸载（需无进程在使用该路径） |
mount | 无参数查看当前所有挂载 |
findmnt | 树形展示挂载关系（比 mount 更清晰） |
lsblk -f | 查看挂载点与文件系统对应关系 |
挂载选项示例：
mount -o rw,noatime /dev/sda1 /data # 读写，不更新访问时间（提升性能）
mount -o ro /dev/sda1 /backup # 只读挂载开机自动挂载：写入 /etc/fstab（File System Table）。
/etc/fstab 每行格式（空格/Tab 分隔）：
设备 挂载点 文件系统类型 挂载选项 dump备份 fsck检查顺序
示例：
UUID=1234-5678 /boot vfat defaults,noatime 0 2
UUID=abcd-efgh / ext4 defaults,noatime 0 1
/dev/sda3 /home ext4 defaults,noatime 0 2
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| 第 1 列 | 设备标识，强烈建议使用 UUID（blkid 查看），而非 /dev/sdX（设备名可能在重启后变化） |
| 第 2 列 | 挂载点路径 |
| 第 3 列 | 文件系统类型（ext4、xfs、vfat、swap、auto 自动检测） |
| 第 4 列 | 挂载选项（defaults、noatime、ro 等，多个选项用逗号分隔） |
| 第 5 列 | dump 备份（0=不备份，1=备份，通常设为 0） |
| 第 6 列 | fsck 启动检查顺序（0=不检查，1=根分区，2=其他分区） |
永久挂载与目录名无关——将挂载信息写入
/etc/fstab即为永久挂载，写在/mnt、/data还是/srv下都可以。
四、交换分区与文件
交换空间是磁盘上的一块区域，充当“慢速扩展内存”——内存压力大时，将不活跃的内存页换出到交换空间，释放物理内存。
| 命令 | 说明 |
|---|---|
swapon -s | 查看当前交换分区/文件使用情况 |
swapon /dev/sda2 | 启用交换分区 |
swapoff /dev/sda2 | 停用交换分区 |
mkswap /dev/sda2 | 格式化为交换空间 |
交换文件（无需单独分区）：
fallocate -l 4G /swapfile
chmod 600 /swapfile
mkswap /swapfile
swapon /swapfile在 /etc/fstab 中添加：/swapfile none swap defaults 0 0
认知：
vm.swappiness（默认 60）控制内核使用交换的倾向——值越低越倾向使用物理内存，值越高越积极换出。服务器可调至 10~20 以减少磁盘 I/O 干扰。
五、存储层次完整认知
完整的数据路径：
应用程序 → 文件系统（ext4/XFS/Btrfs）→ 块设备层（I/O 调度）→ 磁盘驱动 → 物理存储介质
| 概念 | 位置 | 说明 |
|---|---|---|
| 文件系统 | 用户态 | 将文件名、权限、目录树映射到物理块（inode 与数据块），通过 VFS（虚拟文件系统）抽象层统一接口 |
| 块设备 | 内核态 | 以固定大小块为单位的读写接口，通过 major:minor 设备号标识 |
| 分区表 | 磁盘最前端 | MBR（512B 第一扇区）或 GPT（前 34 个 LBA），记录分区起始地址和大小 |
| UUID | 文件系统元数据 | 文件系统创建时生成的唯一标识，存储在文件系统超级块中，不受设备名变化影响 |
| 挂载 | VFS 层 | 将块设备上的文件系统附加到根目录树，形成统一命名空间 |
| inode | 文件系统内部 | 存储文件元数据（大小、权限、时间戳、数据块指针），文件名仅存储在目录项中，与 inode 分离 |
笔记结语
存储与文件系统的核心认知：
- 设备在
/dev/，信息在/proc/partitions和/sys/block/—— 内核视角的块设备信息亦可从此获取。 - 分区表决定磁盘划分，文件系统决定数据组织 —— 分区是物理边界（MBR/GPT），文件系统是逻辑结构（ext4/XFS/Btrfs）。
- UUID 挂载比
/dev/sdX更可靠 —— 设备名可能因内核检测顺序变化。 - 挂载点只是个目录，永久性由
/etc/fstab决定 —— 无论挂在/mnt还是/data，只要写入 fstab 就是永久的。 - Linux 存储栈：应用 → VFS → 文件系统 → 块设备层 → 硬件。理解这条路径，所有存储相关操作都能找到对应的层级。