第78课 - 创建文件系统与挂载

学习目标

完成本课学习后，你将能够：

1. 识别并理解需要格式化的块设备（如 /dev/sdb1）。
2. 区分常见的 Linux 文件系统类型（如 ext4, xfs）。
3. 使用 mkfs 命令在分区上创建文件系统。
4. 使用 mount 和 umount 命令临时挂载和卸载文件系统。
5. 理解“挂载点”的概念，并将其与设备关联。

核心概念

上一课我们学会了使用 parted 工具对新磁盘进行分区。分区完成后，操作系统还不能直接在上面存储文件，因为分区是“裸”的，就像一片划好边界但未建房的空地。我们需要在上面“建好房子”，这个“建房子”的过程就叫做 创建文件系统（Create Filesystem），也就是格式化。

创建文件系统后，我们需要告诉操作系统：“请把这个‘建好房子’的分区，放到目录树上的某个位置，让用户可以通过这个路径访问它。” 这个过程就叫做 挂载（Mount）。那个被指定的目录，我们称为 挂载点（Mount Point）。

简单比喻：

• 磁盘 /dev/sdb：一块完整的地皮。
• 分区 /dev/sdb1：在地皮上划出的一块特定区域。
• 创建文件系统（mkfs）：在这块区域上盖好一栋楼（设置好楼层、房间号等结构，以便存放物品）。
• 挂载点 /mnt/data：一个指定的地址（比如“幸福路100号”）。
• 挂载（mount）：把盖好的楼（/dev/sdb1）的地址正式注册为“幸福路100号”（/mnt/data）。之后，你去“幸福路100号”，就等于去了那栋楼。

代码示例

1. 准备工作与查看设备

首先，确认我们要操作的磁盘和分区。假设我们已经用 parted 创建好了分区 /dev/sdb1。

# 使用 lsblk 命令查看块设备信息，-f 选项会显示文件系统类型（目前为空）
lsblk -f /dev/sdb

输出可能类似：

NAME   FSTYPE LABEL UUID                                 MOUNTPOINT
sdb
└─sdb1

可以看到 sdb1 的 FSTYPE 为空，说明还未创建文件系统。

2. 创建文件系统 (mkfs)

我们使用 mkfs 命令（Make FileSystem 的缩写）来格式化分区。常用选项如下：

• -t <类型>：指定文件系统类型，如 ext4， xfs。在较新的系统中，也可以直接使用 mkfs.ext4 这种形式的命令。
• -L <标签>：为文件系统设置一个卷标（Label），方便识别。

我们将 /dev/sdb1 格式化为 ext4 文件系统，并设置卷标为 MYDATA。

# 为 /dev/sdb1 创建 ext4 文件系统
sudo mkfs.ext4 -L MYDATA /dev/sdb1

执行后，会输出一系列创建文件系统的详细信息。完成后，再次用 lsblk -f 查看：

lsblk -f /dev/sdb

输出变为：

NAME   FSTYPE LABEL  UUID                                 MOUNTPOINT
sdb
└─sdb1 ext4   MYDATA 1a2b3c4d-5e6f-7890-abcd-ef1234567890

现在 FSTYPE 已经显示为 ext4，并出现了唯一的 UUID（通用唯一识别码）和我们设置的 LABEL。

3. 创建挂载点并临时挂载 (mount)

挂载点是一个普通的空目录。我们通常将它创建在 /mnt 或 /media 目录下。

# 创建挂载点目录
sudo mkdir -p /mnt/data

现在，使用 mount 命令将文件系统挂载到这个目录上。

# 将 /dev/sdb1 挂载到 /mnt/data
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/data

挂载成功后，命令不会输出任何信息。我们来验证一下：

# 查看挂载情况
df -h /mnt/data

输出会显示该挂载点的文件系统、大小、已用空间、可用空间和使用率等信息。

Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sdb1        19G   45M   18G   1% /mnt/data

现在，你可以在 /mnt/data 目录下读写文件，所有数据都将实际存储在 /dev/sdb1 这个分区上了。

4. 卸载文件系统 (umount)

当不再需要使用该文件系统时，为了数据安全和系统整洁，应该将其卸载。注意：卸载前请确保没有程序正在使用该挂载点下的文件，否则会卸载失败。

# 卸载文件系统，可以使用设备名或挂载点
sudo umount /mnt/data
# 或者
# sudo umount /dev/sdb1

卸载后，/mnt/data 目录将变回一个普通的空目录。

实践练习

练习 1：基础格式化与挂载

假设你有一个新的逻辑分区 /dev/vg_data/lv_test（基于LVM，请忽略细节，将其视为一个普通分区）。请完成以下任务：

1. 将其格式化为 xfs 文件系统。
2. 创建一个挂载点 /test_mount。
3. 将其挂载到该挂载点。
4. 使用 df -h 命令查看挂载是否成功。 预期操作命令序列：

sudo mkfs.xfs /dev/vg_data/lv_test
sudo mkdir /test_mount
sudo mount /dev/vg_data/lv_test /test_mount
df -h /test_mount

练习 2：使用卷标挂载

1. 将练习1中的分区卸载。
2. 使用 mkfs.ext4 -L TEST_LV 重新格式化它（会清空数据）。
3. 使用卷标 TEST_LV 而非设备名来进行挂载。 提示： 挂载时可以使用 mount LABEL=TEST_LV /test_mount。

练习 3：对比不同文件系统

1. 创建两个大小相同的分区（例如各1GB），分别命名为 /dev/sdc1 和 /dev/sdc2。
2. 将 /dev/sdc1 格式化为 ext4，/dev/sdc2 格式化为 xfs。
3. 将它们分别挂载到 /mnt/ext4 和 /mnt/xfs。
4. 使用 df -Th 命令查看，思考输出中的 Type 列有什么变化。

常见错误

1. 挂载前未卸载：试图对一个已经挂载的设备再次执行 mount 命令，系统会提示 mount: /mnt/data: /dev/sdb1 already mounted on /mnt/data.。需要先 umount。
2. 设备名错误：对一个不存在的设备（如 /dev/sdz1）执行 mkfs 或 mount，会报错 No such file or directory。务必使用 lsblk 确认设备名。
3. 挂载点目录非空：如果挂载点目录下已有文件，挂载后这些文件会被隐藏（被新文件系统的根目录覆盖），但数据并未丢失，卸载后会重新显示。通常建议使用空目录作为挂载点。
4. 权限不足：mkfs 和 mount 操作通常需要 sudo 或 root 权限。
5. 忘记创建挂载点：mount 命令不会自动创建目录，如果目标目录不存在，会报错 mount: mount point /new_point does not exist。必须先用 mkdir 创建。

小结

本节课我们掌握了 Linux 存储管理中的关键步骤：

• mkfs (Make FileSystem)：在分区（或逻辑卷等块设备）上创建文件系统，这是存储数据前的必要格式化步骤。常用 mkfs.ext4 或 mkfs.xfs。
• mount：将一个已格式化的文件系统“连接”到系统目录树上的一个点（挂载点），使其内容可以被访问。
• umount：安全地断开文件系统与挂载点的连接，是维护数据完整性的重要操作。
• 挂载点：一个普通的目录，作为访问文件系统的入口。

关键要点： 创建文件系统 (mkfs) 和挂载 (mount) 是使用任何新分区或逻辑卷存储数据的标准流程。临时挂载在系统重启后会失效，要实现开机自动挂载，需要配置 /etc/fstab 文件，这将是下一节课的内容。