之所以想到寫這篇，是因為本人在折騰Linux系統(tǒng)的過程中，有多次掉入硬盤分區(qū)的陷阱的經(jīng)歷。最近幾天，再一次掉入坑中，折騰了兩天才從坑中爬出來。經(jīng)過多方查詢資料，終于弄明白了硬盤分區(qū)的一些概念。下面將其記錄下來，以警示來者。
說起我自己掉坑的經(jīng)歷，無不與WinXP和Linux的激烈碰撞有關(guān)。多年前，我就開始在一臺電腦上同時安裝WinXP和Linux，只要遵守先安裝WinXP再安裝Linux的順序，就不會出問題，Linux的安裝程序會自動識別多系統(tǒng)，安裝完成后可順利啟動多系統(tǒng)。有一天，我覺得單用Linux就夠了，于是就格了整個硬盤安裝了Linux。又有一天，我覺得還是要用WinXP，于是就重新安裝WinXP（不要對我說虛擬機，多年前我的電腦還只有256M內(nèi)存，虛擬機根本跑不動），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，WinXP的安裝程序沒辦法對硬盤進行分區(qū)了。這個坑是由Linux中的LVM引起的，WinXP識別不了LVM分區(qū)，那個時代的WinPE、DOS工具箱中的所有工具都沒辦法識別LVM，而那時我對Linux的了解又只停留在只會在安裝系統(tǒng)的時候分區(qū)，根本不知道Linux系統(tǒng)中還有fdisk、parted這樣的工具，所以折騰了許久才從坑里面爬出來。多年后的現(xiàn)在，我又一次掉入了坑中。我工作時用的電腦是WinXP系統(tǒng)（天朝國情，你懂的），為了干點私活，我又裝了個Ubuntu上去了，這兩個系統(tǒng)一直相安無事。直到有一天，我把Ubuntu系統(tǒng)又折騰掛了，于是重裝，因為在分區(qū)的時候不小心選擇了默認的“清除整個盤并安裝Ubuntu”，然后硬盤就被整個格掉了，WinXP就沒有了。我當(dāng)時想，這多大點兒事，我再裝個WinXP不就完了嗎。但是問題來了，無論我怎么安裝，WinXP系統(tǒng)就是啟動不了。后來才整明白，這個坑是硬盤采用了GPT分區(qū)引起的。那為什么我讓Ubuntu自動分區(qū)它就分成了GPT分區(qū)呢？這也怪這臺惠普的工作用機比較奇葩，它即支持legacy BIOS，也支持EFI，當(dāng)原來WinXP存在時，它用的當(dāng)然是MBR分區(qū)（msdos分區(qū)），所以安裝Ubuntu時就是使用的MBR分區(qū)，而后來Ubuntu自動分區(qū)時，它看到主板支持EFI，就自動把硬盤整成GPT分區(qū)了。我也是折騰了幾天才明白這個道理，最后終于在Ubuntu LiveCD的parted程序的幫助下，使用一個mklabel msdos命令把硬盤從GPT分區(qū)更改為MBR分區(qū)，然后再按順序安裝WinXP和Ubuntu，才算是從坑里面爬出來。
對于那些長期管理大型機房和大存儲容量的服務(wù)器的朋友，對于硬盤分區(qū)，他們肯定是早就做好了功課。不會像我這樣，直到碰到問題才會去學(xué)習(xí)相關(guān)的知識。對于硬盤分區(qū)的這些知識，我總結(jié)如下（只是簡單總結(jié)，具體內(nèi)容請大家自行搜素）：
1、傳統(tǒng)的BIOS只支持從MBR分區(qū)的硬盤啟動。MBR分區(qū)的分區(qū)表保存在硬盤的第一個扇區(qū)，而且只有64字節(jié)，所以最多只能有四個表項。也就是說，我們只能把硬盤分為4主分區(qū)，或者分成小于等于3個主分區(qū)再加一個擴展分區(qū)。擴展分區(qū)又可以分為多個邏輯分區(qū)。MBR分區(qū)的優(yōu)點就是簡單，大家都用，所以大家都懂的嘛，很多操作系統(tǒng)都可以從MBR分區(qū)的硬盤啟動。缺點就是MBR分區(qū)不能識別大于2T的硬盤空間，也不能有大于2T的分區(qū)；
2、GPT分區(qū)的硬盤可以解決以上MBR分區(qū)的所有缺點，它沒有4個主分區(qū)的限制，想分幾個主分區(qū)就可以分幾個主分區(qū)，它可以識別大于2T的硬盤空間，每個分區(qū)的大小也可以超過2T。但是它的缺點是需要操作系統(tǒng)支持。比如只有WinXP 64位、Win Vista、Win 7和Win 8和比較新的Linux發(fā)行版支持GPT分區(qū)的硬盤。而且，如果沒有EFI的支持的話，以上系統(tǒng)也只能將GPT分區(qū)的硬盤當(dāng)成數(shù)據(jù)盤，不能從GPT分區(qū)的硬盤啟動；
3、要從GPT分區(qū)的硬盤啟動，則主板使用EFI、硬盤使用GPT分區(qū)、操作系統(tǒng)支持GPT和EFI這三個條件缺一不可。目前比較新的64位Linux系統(tǒng)和Win8系統(tǒng)都是支持EFI的，所以都是需要從GPT分區(qū)的硬盤啟動的。現(xiàn)在的電腦主板已經(jīng)逐漸拋棄legacy BIOS，而只支持EFI了。（像我的工作機這樣的過渡產(chǎn)品將越來越少。）目前很多預(yù)裝Win8的筆記本的主板幾乎都只支持EFI了。所以，學(xué)習(xí)GPT和EFI的相關(guān)知識勢在必行；
4、以上分區(qū)策略都是固定分區(qū)。硬盤分區(qū)一旦完成，則分區(qū)的大小不可改變，如果要改變分區(qū)的大小的話，只有重新分區(qū)。而且由于沒有辦法把多個硬盤分到一個區(qū)，所以再怎么分，每個分區(qū)的大小都有限。所以我們需要一種動態(tài)分區(qū)的東西。LVM就是這樣一個東東，它叫邏輯卷管理。使用LVM的機制是這樣的：首先把硬盤分區(qū)或者整塊硬盤標(biāo)記為一個物理卷（PV），然后再創(chuàng)建一個卷組（VG），把一個或多個物理卷加入卷組，最后對卷組進行分區(qū)，每一個分區(qū)稱為一個邏輯卷（LV）。LVM的優(yōu)點就是可以隨時向卷組中添加物理卷擴展卷組的大小，以可以動態(tài)調(diào)整邏輯卷的大小。這在服務(wù)器中尤其有用，比如說有一個原本有100個用戶的服務(wù)器，其/home目錄下就會有100個用戶的主目錄，如果給他們每人分配20G的空間的話，就會占滿一個2T的硬盤，如果這時再來100個用戶怎么辦？如果使用LVM就可以順利解決這個問題，我們可以再加一個3T的硬盤，然后把這個硬盤加入卷組就可以擴大卷組的大小，然后再調(diào)整/home所在的邏輯卷的大小即可。LVM既可以搭配MBR使用，也可以搭配GPT使用。
下面通過Ubuntu 14.04安裝過程中自動分區(qū)的策略來驗證以上知識點。首先，對于只支持legacy BIOS的電腦，安裝Ubuntu時分區(qū)選項如下：
這時，不選擇啟動LVM的選項。安裝完操作系統(tǒng)后，使用parted程序查看硬盤分區(qū)，通過查看/etc/fstab文件來了解哪個分區(qū)對應(yīng)哪個文件系統(tǒng)，如下圖：
通過上面圖片中parted程序中的print命令的輸出可以看出，硬盤的分區(qū)表類型為msdos，也就是MBR分區(qū)。硬盤分為一個主分區(qū)sda1和一個擴展分區(qū)sda2，主分區(qū)sda1占20.4G，擴展分區(qū)sda2只有1072M，擴展分區(qū)中只有一個邏輯分區(qū)sda5。通過/etc/fstab可以看出主分區(qū)sda1掛載到根目錄，邏輯分區(qū)sda5為交換空間。
上面的分區(qū)方案是最簡單最常用的一種。下面來看看啟用LVM是什么效果。在選擇分區(qū)方案的界面選擇開啟LVM的選項，如下圖：
安裝完操作系統(tǒng)后，還是通過parted程序和/etc/fstab來查看硬盤的分區(qū)及使用情況，如下圖：
從圖中可以看出，分區(qū)表的類型還是msdos。硬盤還是只分了一個主分區(qū)sda1和一個擴展分區(qū)sda2，但是主分區(qū)sda1只有255M，擴展分區(qū)sda2倒是有21.2G，同樣擴展分區(qū)只分為一個邏輯分區(qū)sda5，邏輯分區(qū)sda5占用擴展分區(qū)中全部的21.2G空間，而且sda5的標(biāo)志是lvm，說明該分區(qū)被標(biāo)記為一個物理卷（PV），它肯定是被加入到了一個卷組（VG）中。通過/etc/fstab文件可以看出，主分區(qū)sda1掛載到/boot，而根目錄和交換空間掛載的是兩個邏輯卷（LV）。
通過LVM命令可以查看系統(tǒng)中卷組、物理卷和邏輯卷的信息，如下圖：
通過pvs和pvdisplay命令，可以看到系統(tǒng)中只有一個物理卷，那就是/dev/sda5，該物理卷加入到了卷組ubuntu-vg之中。通過vgs和vgdisplay命令可以看到系統(tǒng)中只有一個卷組，那就是ubuntu-vg，該卷組被分為兩個邏輯卷。
再看下圖：
通過lvs和lvdisplay命令可以看到卷組分為兩個邏輯卷，它們分別掛載到根目錄和交換空間。
通過LVM命令還可以進行更多的操作，比如創(chuàng)建新的卷組，將新的物理卷加入到卷組，增大或減小邏輯卷的大小等等。具體用什么命令，一個help即可搞定。
最后，來看看在主板只支持EFI的情況下，Ubuntu如何分區(qū)。安裝的啟動界面如下：
這個安裝界面和legacy BIOS系統(tǒng)下的安裝界面是不同的，傳統(tǒng)的安裝界面如下：
在EFI模式下，還是選擇自動分區(qū)。安裝完操作系統(tǒng)后，使用parted和/etc/fstab來查看硬盤的分區(qū)和使用情況，如下圖：
通過以上圖片可以看出，硬盤的分區(qū)表類型為gpt，硬盤分為三個區(qū)，都是主分區(qū)。其中第1個分區(qū)sda1的大小是537M，文件系統(tǒng)是fat32，其掛載的路徑是/boot/efi，而另外兩個分區(qū)一個掛載到根目錄，一個為交換空間。從上面的信息我們不難推斷：只支持EFI的主板只能從GPT分區(qū)的硬盤啟動，而且該硬盤第1個分區(qū)必須為fat32文件系統(tǒng)，該文件系統(tǒng)中存放的是EFI需要的各種文件。
如果在安裝Ubuntu系統(tǒng)的時候不是選擇自動分區(qū)，而是選擇最后那個“其它選項”來自定義分區(qū)，會發(fā)現(xiàn)其實Ubuntu提供的自定義分區(qū)功能很有限。它沒辦法讓人選擇是使用MBR分區(qū)還是使用GPT分區(qū)，也沒有辦法選擇是否啟用LVM。如果需要更靈活的管理的話，還是只有點擊“試用Ubuntu”按鈕，進入LiveCD的Ubuntu系統(tǒng)后，使用parted命令和lvm命令手動管理硬盤分區(qū)。
延伸閱讀：
除了硬盤分區(qū)，平常還有可能用到的硬盤管理功能有以下一些：
1、創(chuàng)建RAID，可以使用mdadm程序；
2、查看個分區(qū)或各文件夾的空間占用 ，使用df和du程序；
3、指定磁盤配額，使用quota軟件包；
4、查看各分區(qū)的文件系統(tǒng)、UUID、卷標(biāo)，使用blkid程序。
（京山游俠于2014-07-13發(fā)布于博客園，2015-01-23整理于BlogJava，轉(zhuǎn)載請注明出處。）
