Linux（CentOS）系统管理入门笔记（第十六期）——文件系统与存储管理（中篇）：硬盘分区方案与工具——MBR/GPT 与 fdisk/gdisk/parted

知识衔接：

Linux（CentOS）系统管理入门笔记（第十五期）——文件系统与存储管理（上篇）：设备识别、挂载与文件查找

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引言：给磁盘“划格子”——分区是存储管理的第一步

上一期我们学习了文件系统的挂载与使用。但你有没有想过一个问题：一块全新的硬盘插到服务器上，为什么不能直接挂载？

因为硬盘就像一块空白的画布——你需要在上面“画格子”（分区），然后在每个格子里“涂颜色”（创建文件系统），最后才能“挂到墙上”（挂载到目录树）。

分区是存储管理的“地基”，决定了后续所有存储操作的可能性。不同的分区方案有不同的规则：

  • MBR（主引导记录）：诞生于 1982 年，历史悠久，兼容性极好，但单分区最大仅 2TB，最多 4 个主分区
  • GPT（GUID 分区表）：现代标准，单分区可达 8 ZiB，最多 128 个分区，支持冗余备份

Linux 提供了三种分区管理工具，各有侧重：

  • fdisk：MBR 方案的经典工具，交互式操作，简洁易用
  • gdisk：GPT 方案的专用工具，与 fdisk 操作风格相似
  • parted：同时支持 MBR 和 GPT，功能强大，支持非交互式脚本

本期将系统学习分区的基础知识、三种工具的实战操作、以及分区持久化挂载。读完这一期，你将能独立完成一块新硬盘从“裸盘”到“可用的文件系统”的完整流程。

— Compiled and Authored by Whisky — July 28 th, 2026

目录

  1. 为什么要分区？
  2. MBR 分区方案：经典但有限制
    • 2.1 MBR 的结构
    • 2.2 MBR 的局限性
  3. GPT 分区方案：现代标准
    • 3.1 GPT 的结构与优势
    • 3.2 MBR vs GPT 对比
  4. fdisk：管理 MBR 分区
    • 4.1 查看分区表
    • 4.2 交互式操作流程
    • 4.3 创建分区
    • 4.4 删除分区
    • 4.5 非交互式操作
  5. gdisk：管理 GPT 分区
    • 5.1 转换分区方案
    • 5.2 创建分区与设置名称
    • 5.3 查看与删除分区
  6. parted：统一管理 MBR 与 GPT
    • 6.1 交互式操作
    • 6.2 非交互式操作
  7. 文件系统持久化挂载：/etc/fstab
  8. 综合实战：文件系统空间不足的三种情况
    • 8.1 大量大文件占用空间
    • 8.2 删除文件后空间未释放
    • 8.3 大量小文件占满 inode
  9. 总结与速查手册

1. 为什么要分区？

将硬盘划分为多个分区有诸多好处：

优点 说明
数据隔离 操作系统文件与用户数据分离，避免应用数据撑满系统盘导致系统崩溃
空间限制 为不同应用或用户设置独立的容量上限
故障隔离 一个分区出现逻辑损坏，不影响其他分区的数据
性能优化 不同分区可采用不同的文件系统，适应不同负载（如大量小文件 vs 大文件）
交换分区 为系统提供 swap 空间
便于备份 分区级别的备份和恢复更加灵活

2. MBR 分区方案：经典但有限制

2.1 MBR 的结构

MBR（Master Boot Record，主引导记录） 自 1982 年以来一直是 PC 的标准分区方案，适用于运行 BIOS 固件 的系统。

MBR 位于硬盘的第一个扇区（柱面 0、磁头 0、扇区 1），共 512 字节，分为三部分：

组成部分 大小 作用
引导程序（Bootloader） 446 字节 硬盘启动时加载操作系统引导代码
分区表（DPT） 64 字节 4 个分区表项 × 16 字节，记录分区信息
结束标志 2 字节 固定值 0xAA55，标识有效的 MBR 
┌──────────────────────────────────────────────────────┐
│             446 字节（引导程序）                      │
├──────────────────────────────────────────────────────┤
│ 分区1  │ 分区2  │ 分区3  │ 分区4  │   ← 64 字节   │
│ 16字节  │ 16字节 │ 16字节  │ 16字节  │              │
├──────────────────────────────────────────────────────┤
│                2 字节（0xAA55）                      │
└──────────────────────────────────────────────────────┘

2.2 MBR 的局限性

限制 说明
主分区数量 最多 4 个主分区（可通过扩展分区 + 逻辑分区扩展到 15 个）
分区大小 分区表项用 4 字节（32 位）记录扇区数，单分区最大 2 TiB
冗余 分区表仅保存在第一个扇区，无备份，损坏后数据可能丢失

扩展分区与逻辑分区：

  • 主分区（Primary）：可引导操作系统，最多 4 个
  • 扩展分区（Extended）：不存储数据，作为逻辑分区的“容器”，最多 1 个
  • 逻辑分区（Logical）：在扩展分区内部创建，可突破 4 个限制

3. GPT 分区方案：现代标准

3.1 GPT 的结构与优势

GPT（GUID Partition Table，全局唯一标识分区表） 是运行 UEFI 固件 系统的标准分区方案，解决了 MBR 的所有主要限制。

优势 说明
分区数量 最多 128 个分区（默认）
分区大小 用 8 字节（64 位）记录扇区数，最大 8 ZiB（约 80 亿 TB）
冗余备份 分区表在磁盘开头和结尾各保存一份，损坏后可恢复
CRC 校验 分区表包含校验码，检测数据完整性
分区名称 支持为分区设置人类可读的名称

GPT 的磁盘布局：

┌─────────────────────────────────────┐
│         LBA 0（保护性 MBR）          │ ← 兼容旧工具，标识为 GPT
├─────────────────────────────────────┤
│         LBA 1（GPT 表头）            │ ← 记录分区表位置、CRC 校验
├─────────────────────────────────────┤
│         LBA 2-33（分区表）           │ ← 128 个分区条目（4×32）
├─────────────────────────────────────┤
│             数据区域                  │
├─────────────────────────────────────┤
│     备份 GPT（磁盘末尾）             │ ← 冗余备份
└─────────────────────────────────────┘

💡 白话理解：MBR 是一张“小纸条”，只能记 4 条信息；GPT 是一本“笔记本”，能记 128 条，而且首页和末页各抄了一份，丢了也不怕。

3.2 MBR vs GPT 对比

维度 MBR GPT
固件要求 BIOS UEFI
最大分区数 4 个主分区（+ 逻辑分区可达 15 个） 128 个（默认）
最大分区容量 2 TiB 8 ZiB
分区表备份 ❌ 无（仅扇区 0） ✅ 开头 + 结尾双备份
CRC 校验 ❌ 无 ✅ 有
分区名称 ❌ 无 ✅ 支持
兼容性 所有操作系统 现代操作系统（Windows Vista+、Linux、macOS）

4. fdisk：管理 MBR 分区

fdisk 是 Linux 中最经典的分区工具，主要用于管理 MBR 分区方案（也支持查看 GPT）。

4.1 查看分区表

# 查看指定磁盘的分区表
[root@centos7 ~]# fdisk -l /dev/sdb

Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x78ceaffe

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048    41943039    20970496   83  Linux

4.2 交互式操作流程

[root@centos7 ~]# fdisk /dev/sdb
Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).

Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.

Command (m for help): `m`   # 查看帮助
Command action
   a   toggle a bootable flag
   d   delete a partition
   l   list known partition types
   n   add a new partition
   p   print the partition table
   q   quit without saving changes
   w   write table to disk and exit
   ...

4.3 创建分区

创建一个 2GB 的主分区：

Command (m for help): `n`                    # 新建分区
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): `回车`                   # 选择主分区（默认）
Using default response p
Partition number (1-4, default 1): `回车`   # 分区号 1
First sector (2048-41943039, default 2048): `回车`  # 起始扇区（默认）
Using default value 2048
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-41943039, default 41943039): `+2G`
Partition 1 of type Linux and of size 2 GiB is set

Command (m for help): `p`                    # 查看分区表

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048     4196351     2097152   83  Linux

Command (m for help): `w`                    # 保存并退出
The partition table has been altered!

[root@centos7 ~]# partprobe                   # 通知内核重新读取分区表

创建扩展分区和逻辑分区（需要超过 4 个分区时）：

# 创建第 4 个分区作为扩展分区，使用剩余所有空间
Command (m for help): n
Partition type:
   p   primary (3 primary, 0 extended, 1 free)
   e   extended
Select (default e): `回车`
Using default response e
Selected partition 4
First sector (18876416-41943039, default 18876416): `回车`
Last sector: `回车`                           # 使用全部剩余空间

# 在扩展分区中创建逻辑分区
Command (m for help): n
All primary partitions are in use
Adding logical partition 5
First sector (18878464-41943039, default 18878464): `回车`
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (18878464-41943039, default 41943039): `+5G`

4.4 删除分区

Command (m for help): `d`
Partition number (1-5, default 5): `5`       # 选择要删除的分区号
Partition 5 is deleted

Command (m for help): `w`                    # 保存

4.5 非交互式操作

适合在脚本中使用：

# 创建一个分区（将命令写入文件）
[root@centos7 ~]# cat > fdisk-cmd.txt << 'EOF'
n
p
1

+2G
w
EOF

# 执行
[root@centos7 ~]# fdisk /dev/sdb < fdisk-cmd.txt

5. gdisk：管理 GPT 分区

gdisk 是 GPT 分区方案的专用工具，操作风格与 fdisk 非常相似。

5.1 转换分区方案

[root@centos7 ~]# gdisk /dev/sdb
GPT fdisk (gdisk) version 0.8.10

Partition table scan:
  MBR: MBR only
  BSD: not present
  APM: not present
  GPT: not present

# 输入 o：将 MBR 转换为 GPT
Command (? for help): `o`
This option deletes all partitions and creates a new protective MBR.
Proceed? (Y/N): `Y`

# 输入 w：保存
Command (? for help): `w`

5.2 创建分区与设置名称

[root@centos7 ~]# gdisk /dev/sdb

Command (? for help): `n`
Partition number (1-128, default 1): `回车`
First sector (34-41943006, default = 2048): `回车`
Last sector (2048-41943006, default = 41943006): `+2G`
Hex code or GUID (L to show codes, Enter = 8300): `回车`   # 8300 = Linux filesystem

# 设置分区名称（GPT 特有功能）
Command (? for help): `c`
Using 1
Enter name: `data01`

Command (? for help): `p`
Number  Start (sector)    End (sector)  Size       Code  Name
   1            2048         4196351   2.0 GiB     8300  data01

Command (? for help): `w`

5.3 查看与删除分区

# 查看分区详细信息
Command (? for help): `i`
Using 1
Partition GUID code: 0FC63DAF-8483-4772-8E79-3D69D8477DE4
Partition unique GUID: 19AE5CDC-1AB2-4EBA-B9E2-AE9E7BF42653
Partition name: 'data01'

# 删除分区
Command (? for help): `d`
Using 1

6. parted：统一管理 MBR 与 GPT

parted 是功能最强大的分区工具，同时支持 MBR 和 GPT，支持交互式和非交互式操作。

6.1 交互式操作

设置分区方案并创建分区：

[root@centos7 ~]# parted /dev/sdb
GNU Parted 3.1
Using /dev/sdb

# 查看帮助
(parted) `help`

# 设置单位（MiB 为 2 的幂次方）
(parted) `unit MiB`

# 设置分区表为 GPT
(parted) `mklabel gpt`
Warning: The existing disk label will be destroyed...
Yes/No? `y`

# 创建分区（parted 的更改立即生效！）
(parted) `mkpart`
Partition name?  []? `data01`
File system type?  [ext2]? `xfs`
Start? `1`
End? `2049`

(parted) `print`
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 20480MiB
Partition Table: gpt
Number  Start    End      Size     File system  Name    Flags
 1      1.00MiB  2049MiB  2048MiB  xfs          data01

# 调整分区大小（扩展）
(parted) `resizepart 1 4097`
(parted) `print`
Number  Start    End      Size     File system  Name    Flags
 1      1.00MiB  4097MiB  4096MiB  xfs          data01

# 删除分区
(parted) `rm 1`

# 退出
(parted) `quit`

6.2 非交互式操作

parted 支持一行命令完成操作，适合脚本：

# 设置 MBR 分区方案
[root@centos7 ~]# parted /dev/sdb mklabel msdos

# 创建主分区（起始 1MiB，结束 2049MiB）
[root@centos7 ~]# parted /dev/sdb unit MiB mkpart primary 1 2049

# 设置分区为 GPT
[root@centos7 ~]# parted /dev/sdb mklabel gpt

# 创建 GPT 分区（带名称）
[root@centos7 ~]# parted /dev/sdb unit MiB mkpart data01 xfs 1 2049

# 调整分区大小
[root@centos7 ~]# parted /dev/sdb unit MiB resizepart 1 4097

# 删除分区
[root@centos7 ~]# parted /dev/sdb rm 1

7. 文件系统持久化挂载：/etc/fstab

分区创建并格式化后，需要在 /etc/fstab 中添加条目，确保系统重启后自动挂载。

7.1 /etc/fstab 的六个字段

UUID=f5c35f10-0274-45af-b044-73694989fe01  /data01  xfs  defaults  0  0
└─────────────────────────┘  └───┘  └──┘  └───┘   └─┘ └─┘
          ① 设备             ②挂载点 ③类型 ④选项  ⑤dump ⑥fsck
字段 含义 值示例
① 设备：可用 UUID、设备文件、LABEL UUID=xxx、/dev/sdb1
② 挂载点：目录必须存在 /data01
③ 文件系统类型 xfs、ext4、swap
④ 挂载选项，逗号分隔 defaults、ro、noexec
⑤ dump 备份：0=不备份，1=备份 通常为 0
⑥ fsck 检查顺序：0=不检查，1=根文件系统，2=其他 XFS 设为 0，ext4 设为 2

7.2 实战操作

# 查看设备 UUID
[root@centos7 ~]# blkid /dev/sdb1
/dev/sdb1: UUID="f5c35f10-0274-45af-b044-73694989fe01" TYPE="xfs" PARTLABEL="data01"

# 创建挂载点
[root@centos7 ~]# mkdir /data01

# 在 /etc/fstab 中添加条目
[root@centos7 ~]# echo 'UUID="f5c35f10-0274-45af-b044-73694989fe01" /data01 xfs defaults 0 0' >> /etc/fstab

# 测试挂载（读取 /etc/fstab）
[root@centos7 ~]# mount /data01

# 或使用 mount -a 挂载所有条目
[root@centos7 ~]# mount -a

# 验证
[root@centos7 ~]# df -h /data01
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sdb1       2.0G   33M  2.0G   2% /data01

# 重启后验证
[root@centos7 ~]# reboot
[root@centos7 ~]# df -h /data01   # 仍然挂载

8. 综合实战：文件系统空间不足的三种情况

文件系统空间不足通常有三种情况，需要不同的诊断和解决策略。

8.1 情况一：大量大文件占用空间

特征：df -h 显示使用率高，df -hi 显示 inode 使用率正常。

解决方案：定位并删除大文件。

# 准备环境（创建 2GB 大文件）
[root@centos7 ~]# dd if=/dev/zero of=/myapp/etc/bigfile bs=1M count=2000

# 方法一：逐层使用 du 定位
[root@centos7 ~]# du -sh /myapp/* 2>/dev/null | sort -hr | head -5
2.0G    /myapp/etc
...

[root@centos7 ~]# du -sh /myapp/etc/* 2>/dev/null | sort -hr | head -5
2.0G    /myapp/etc/authselect
...

# 方法二：直接 find 查找大于 100M 的文件
[root@centos7 ~]# find /myapp -size +100M -exec ls -lh {} \;
-rw-r--r-- 1 root root 2.0G /myapp/etc/authselect/custom/bigfile

# 删除大文件
[root@centos7 ~]# rm -f /myapp/etc/authselect/custom/bigfile

8.2 情况二：删除文件后空间没有释放

特征：df -h 显示空间仍被占用，但 du -sh 统计已无大文件。

原因：被删除的文件仍然被某个进程打开，文件描述符未释放。

# 环境准备（创建大文件并持续读取）
[root@centos7 ~]# dd if=/dev/zero of=/myapp/etc/bigfile bs=1M count=2000
[root@centos7 ~]# tail -f /myapp/etc/bigfile &

# 删除文件（但进程仍在使用）
[root@centos7 ~]# rm -f /myapp/etc/bigfile
[root@centos7 ~]# df -h /myapp/
文件系统        容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/sdb1       2.0G  2.0G  772K  100% /myapp   # 空间未释放！

# 查找使用已删除文件的进程
[root@centos7 ~]# lsof | grep deleted | grep /myapp
tail      1654  root    3r  REG  8,17 2061565952  444 /myapp/etc/bigfile (deleted)

# 终止该进程，空间释放
[root@centos7 ~]# kill 1654
[root@centos7 ~]# df -h /myapp/
文件系统        容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/sdb1       2.0G   72M  2.0G    4% /myapp

💡 最佳实践：清理大文件前，先使用 > /path/to/file 清空文件内容，再执行 rm 删除，可避免此问题。

8.3 情况三：大量小文件占满 inode

特征：df -h 显示空间充足，但 df -hi 显示 inode 使用率 100%，无法创建新文件。

# 查看 inode 使用情况
[root@centos7 ~]# df -hi /myapp
Filesystem     Inodes IUsed IFree IUse% Mounted on
/dev/sdb2         64K   64K     0  100% /myapp

# 解决方案：删除大量小文件
[root@centos7 ~]# rm -f /myapp/file-0*

9. 总结与速查手册

9.1 核心知识点一览

主题 关键点
MBR 方案 4 个主分区，单分区最大 2TB，无备份
GPT 方案 128 个分区，单分区最大 8 ZiB，双备份 + CRC
fdisk MBR 分区工具，交互式操作
gdisk GPT 分区工具，与 fdisk 风格相似
parted 同时支持 MBR 和 GPT，支持脚本
持久挂载 /etc/fstab 六字段，使用 UUID 更可靠
空间不足诊断 大文件用 du/find，inode 不足用 df -hi

9.2 分区工具对比

工具 支持 MBR 支持 GPT 交互式 脚本支持 特点
fdisk ✅ ⚠️（查看） ✅ ⚠️（重定向） MBR 经典工具
gdisk ❌ ✅ ✅ ❌ GPT 专用
parted ✅ ✅ ✅ ✅ 功能最全面

9.3 MBR vs GPT 速查

维度 MBR GPT
最大分区数 4 主（+逻辑可达 15） 128
最大分区容量 2 TiB 8 ZiB
分区表备份 ❌ ✅
分区名称 ❌ ✅
固件要求 BIOS UEFI

9.4 分区类型代码速查

代码 含义 代码 含义
83 Linux 文件系统 82 Linux Swap
8e Linux LVM fd Linux RAID
ee GPT 保护分区 07 NTFS/HPFS

9.5 parted 子命令速查

命令 作用
mklabel msdos/gpt 设置分区方案
mkpart 创建分区
print 查看分区表
rm NUMBER 删除分区
resizepart NUMBER END 调整分区大小
unit MiB 设置单位
quit 退出

9.6 /etc/fstab 字段速查

字段 含义 常见值
① 设备 UUID=xxx、/dev/sdb1
② 挂载点 /data、/home
③ 文件系统类型 xfs、ext4、swap
④ 挂载选项 defaults、ro、noexec
⑤ dump 备份 0（不备份）、1（备份）
⑥ fsck 顺序 0（不检查）、1（根）、2（其他）

9.7 常见错误排查

错误 原因 解决方案
fdisk: cannot open /dev/sdb 权限不足或设备不存在 使用 lsblk 确认设备名，用 root 执行
Partition 1: device busy 分区正在使用 卸载后操作
df: /data: No such file or directory 挂载点不存在 mkdir /data
/etc/fstab 错误导致无法启动 fstab 中设备不存在或挂载点错误 救援模式修复 /etc/fstab
No space left on device 但 df -h 有空间 inode 耗尽 df -hi 检查，删除小文件

9.8 思考与拓展（原课后作业转化）

  1. 为什么 MBR 分区最大只能到 2TB？
    → MBR 用 4 字节（32 位）记录扇区数，最大 2^32 × 512 字节 = 2 TiB。GPT 用 8 字节（64 位），最大 2^64 × 512 字节 = 8 ZiB。
  2. parted 的更改为什么立即生效？
    → parted 在交互式操作中会实时写入磁盘，而 fdisk/gdisk 只在执行 w 命令时才写入。
  3. /etc/fstab 中使用 UUID 比使用设备文件名好在哪里？
    → 设备文件名（如 /dev/sdb1）可能因磁盘检测顺序变化而改变；UUID 是文件系统创建时生成的唯一标识，永不变化。
  4. 如何查看系统中所有文件系统的 inode 使用情况？
    → df -hi 或 df -i。
  5. parted 的 resizepart 调整分区后，文件系统会自动扩展吗？
    → 不会。resizepart 只调整分区大小，文件系统扩展需要额外执行 xfs_growfs 或 resize2fs。

9.9 生产环境最佳实践

场景 建议
新磁盘分区 容量 > 2TB 使用 GPT（gdisk 或 parted），≤ 2TB 可使用 MBR
系统盘 使用 GPT + UEFI（现代服务器），提高可靠性和可扩展性
分区方案 系统分区（/、/boot）、数据分区（/data）、交换分区（swap）分离
持久挂载 始终使用 UUID 而非设备文件名，防止设备名变化导致启动失败
空间监控 同时监控磁盘空间（df -h）和 inode（df -hi）

下期预告：单个磁盘的分区我们已经掌握了。但如果需要更高的数据可靠性（磁盘坏了数据不丢）或更高的性能（多块磁盘并行读写），就需要 RAID 技术。下一期我们将深入 RAID 的世界——从 RAID 0/1/5/6/10 的原理对比，到使用 mdadm 管理软 RAID 阵列。敬请期待第十七期！

— Compiled and Authored by Whisky — July 28 th, 2026
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