2022年磁盘管理 .pdf

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1、第 62 页第五章 磁盘管理教学目标要求学生掌握基本磁盘和动态磁盘的概念以及区别；掌握分区和逻辑驱动器的概念；能熟练使用磁盘管理工具完成基本磁盘的管理操作；掌握不同类型动态卷的特点和作用；了解不同类型动态卷的建立方法；简单了解磁盘阵列和RAID技术；掌握磁盘配额操作。教学重点磁盘管理工具；动态卷；磁盘配额管理教学难点分区的概念；动态磁盘和动态卷；配额项教学内容本章主要内容是Windows Server 2003对磁盘的管理。介绍了基本磁盘和动态磁盘的概念以及区别；磁盘管理工具的使用方法；如何管理基本磁盘，介绍了主分区、扩展分区以及逻辑驱动器的概念。如何将基本磁盘转换为动态磁盘，以及不同类型动态

2、卷的特点、作用和创建方法，同时简单介绍了磁盘阵列和 RAID技术。最后是如何利用磁盘配额管理来合理利用磁盘空间。5.1 概述数据存储是操作系统的重要功能之一，网络管理员的工作之一就是保证用户和应用程序有足够的磁盘空间保存和使用数据，并且保证数据的安全性和可用性。利用磁盘管理工具，可以完成磁盘分区和卷的管理、磁盘配额管理和磁盘的日常维护工作。磁盘管理是使用计算机的一项日常任务，Windows Server 2003 提供了两种对磁盘的管理方式基本磁盘和动态磁盘。同时提供了专门的“磁盘管理工具”，位于“计算机管理”控制台中。其中包括了基本磁盘和动态磁盘的管名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整

3、理-第 1 页，共 22 页 -第 63 页理、磁盘碎片整理程序、可移动存储等。管理员可以使用这些磁盘管理工具来对本地磁盘进行各种操作。5.1.1 基本磁盘基本磁盘是 Windows Server 2003默认的硬盘管理方式，用磁盘分区来分割硬盘。我们平时在个人计算机上都是用基本磁盘的方式来管理自己的磁盘。基本磁盘采用磁盘分区的方式来管理硬盘。硬盘在存储数据之前，必须被分成一个或多个区域，这叫做磁盘分区。分区（Partition）是在硬盘的自由空间（还没有被分区的空间）上创建的，是将一块物理硬盘划分成多个能够被格式化和单独使用的逻辑单元。硬盘分区的目的主要有三个：一是使硬盘初始化，以便可以格式

4、化和存储数据；二是便于管理，可以有针对性的对数据进行分类存储，也可以更好的利用磁盘空间；三是还可以用来分隔不同的操作系统，以保证多个操作系统在同一硬盘上正常运行。假如把硬盘当作一栋大楼，磁盘分区相当于是划分了大楼的楼层和房间。基本磁盘中的分区又分为主分区（基本分区）和扩展分区两种类型。扩展分区又可以被划分为若干个逻辑驱动器。主分区和扩展分区上的逻辑驱动器通常又被称为基本卷，在“我的电脑”中用盘符来标识不同的卷。卷的盘符表示，受到 26个英文字母的限制，盘符只能是26 个英文字母中的一个。由于A、B已经被软驱占用，实际上磁盘可用的盘符是从CZ 的 24 个字母。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名

5、师精心整理-第 2 页，共 22 页 -第 64 页基本磁盘规定一块硬盘最多有4 个分区，可以是 4个主分区或 3 个主分区加一个扩展分区。也就是说一块硬盘至少要有一个主分区；最多只能有一个扩展分区。Windows操作系统一般建议安装在主分区上。5.1.2 动态磁盘1动态磁盘概述动态磁盘是指由磁盘管理升级并管理的物理磁盘。动态磁盘不使用分区或逻辑驱动器，它们只包含由磁盘管理所创建的动态卷。只有运行 Windows 2000和 Windows 2003的计算机才能访问动态卷。动态磁盘的配置数据包含在磁盘管理数据库里，该数据库存储在磁盘最后1MB空间中。动态磁盘可以创建跨区卷、镜像卷等，还可以扩展

6、卷的大小。情景描述：小张发现公司服务器上的C盘空间已经不够用了，因此他买了一块新的硬盘，并且希望在不重装系统、不破坏数据的情况下扩展C盘的空间到新硬盘上。解决方案：将两块硬盘的管理模式都升级为动态磁盘，利用动态磁盘的功能来扩展原 C盘的空间。2基本磁盘与动态磁盘的转换问题基本磁盘可以升级到动态磁盘，只要有 1MB 的空闲空间，就可以把基本磁盘升级到动态磁盘，且磁盘中的数据不会改变和丢失动态磁盘返回到基本磁盘，必须对驱动器进行重新分区，将导致数据全部丢失。5.2 基本磁盘的管理5.2.1 新磁盘的初始化工作一般建议将硬盘分为一个主分区和一个扩展分区，再将扩展分区分为至少三个逻辑驱动器。这样至少分

7、出C、D、E、F 四个逻辑磁盘，其中C盘安装操作系统和系统软件；D盘安装各种应用软件；E盘存储用户的数据；F盘作为系统备份。建议每个盘的大小在10G到 30G之间。注：只有 Backup Operators 组或 Administrators 组成员才能完成磁盘管理的工作。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 22 页 -第 65 页下图为 Windows中的磁盘管理工具：1创建主分区在磁盘管理工具中，右击未分派空间，选择“新建磁盘分区”。选择分区类型为主分区。指派驱动器号。格式化分区。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 22 页 -第 66

8、页2创建扩展分区在磁盘管理工具中，右击未分派空间。选择分区类型为“扩展磁盘分区”，然后按步骤完成。3创建逻辑驱动器在扩展分区上右击，选择“新建逻辑驱动器”。指定空间大小。指定驱动器号。选择合适的分区格式来格式化分区。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 22 页 -第 67 页下图为创建了一个主分区，一个扩展分区，三个逻辑驱动器后的结果：5.2.2 管理基本磁盘1更改驱动器号和路径可以改变已有的驱动号为新的名称。方法：驱动器上右击，选择“更改驱动器号和路径”。提示：驱动器号不能随意更改，以防应用程序找不到所需的数据。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6

9、页，共 22 页 -第 68 页2重新格式化右击要操作的分区选择“格式化”命令：可以用FAT32或 NTFS对分区进行格式化。注意：此操作会造成数据丢失，请慎重。3删除逻辑驱动器和磁盘分区删除逻辑驱动器：右击逻辑驱动器选择“删除逻辑驱动器”。删除分区：右击某分区选择“删除分区”。注意：此操作会造成数据丢失，请慎重。5.2.3 分区魔法师软件介绍情景描述：如果一开始没有计划合理，你发现自己的计算机硬盘C区空间分配太小，而 F 区空间分配太多，造成系统速度变慢，磁盘空间浪费。这时你肯定希望把 F区的部分空闲空间分配给C区，使磁盘空间分配更合理。但是Windows操作系统提供的磁盘管理工具只能先删除

10、分区，再重新划分分区大小。这会造成丢失数据，并且要求重新安装操作系统。解决方法：我们可以使用专门的分区工具软件来达到目的，它们的功能比Windows的磁盘管理工具更加强大，可以在不破坏原分区数据的情况下，改变分区大小。下面以Symantec公司的 PartitionMagic软件为例进行介绍。PowerQuest PartitionMagic是一个优秀的硬盘分区管理工具。该工具可以在不损失硬盘中已有数据的前提下对硬盘进行重新分区、格式化分区、复制名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 22 页 -第 69 页分区、移动分区、隐藏/重现分区、从任意分区引导系统、转换分区(如

11、FATFAT32)结构属性等。其界面如图所示：单击左边的“调整一个分区的容量”，可以增加或减少一个分区的容量。具体操作方法请参考本课件配套教材或相关资料。5.3 动态磁盘的管理动态磁盘的管理是基于卷的管理。卷是一个或多个磁盘上的可用空间组成的存储单元，可以格式化为一种文件系统并分配驱动器号。简单的理解可以认为它和基本磁盘的分区类似，但功能更强大、更复杂。动态磁盘上的卷有 简单卷、跨区卷、带区卷、镜像卷、RAID-5卷等。5.3.1 基本磁盘升级为动态磁盘在磁盘管理工具中，右击要升级的磁盘，选择“转换到动态磁盘”。然后重新启动计算机即可。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，

12、共 22 页 -第 70 页注意：（1）只有属于 Administrators或 Backup Operators组的成员才有权进行磁盘转换操作。（2）在转换开始之前，应该关闭所有正在运行的程序。（3）升级到动态磁盘后，基本磁盘上的现有分区将转换为动态磁盘上的简单卷。（4）动态磁盘要转换为基本磁盘，必须先删除磁盘上的所有动态卷，然后再转换，这会丢失磁盘上的所有数据。（5）升级到动态磁盘后，只有Windows 2000/XP Professional/Server 2003 才能对动态磁盘进行本地访问。5.3.2 创建简单卷1简单卷只使用一个物理磁盘上的可用空间，可以是单个区域，也可以是多个不连

13、续的区域。当一块基本磁盘转换成动态磁盘后，就默认变成简单卷。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 22 页 -第 71 页简单卷可以在同一物理磁盘内扩展空间。如果跨越多个磁盘扩展简单卷，则该卷就成了 跨区卷。2创建简单卷打开“计算机管理(本地)”。在控制台树中，单击“计算机管理(本地)”，单击“存储”，然后单击“磁盘管理”。右键单击动态磁盘上要创建简单卷的未分配空间，然后单击“新建卷”。在新建卷向导中，依次单击“下一步”和“简单卷”，然后按屏幕上的指示操作。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 22 页 -第 72 页3扩展简单卷操作方法：打开

14、“计算机管理(本地)”。在控制台树中，单击“计算机管理(本地)”，单击“存储”，然后单击“磁盘管理”。右键单击要扩展的简单卷或跨区卷，然后单击“扩展卷”，并按屏幕上的指示操作。注意事项：仅能扩展无文件系统或使用 NTFS 文件系统格式化的卷。不能扩展用FAT 或 FAT32 格式化的卷。只要具有可用磁盘空间，就可以扩展不是系统卷或启动卷的简单卷或扩展卷。可以将简单卷扩展到其他的动态磁盘上，从而创建跨区卷。如果将 Windows 2000 升级到 Windows Server 2003 操作系统，则无法扩展最初在 Windows 2000上作为基本卷创建的、然后转换为动态卷的简单卷或跨区卷。不能

15、扩展系统卷、启动卷、带区卷、镜像卷或 RAID-5 卷。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 22 页 -第 73 页5.3.3 创建跨区卷1跨区卷扩展简单卷时，如果一个磁盘的空闲空间不够，可以把它扩展到多个磁盘的空闲空间上，此时，简单卷就变成了跨区卷。也就是说，跨区卷是由多个磁盘上的可用空间组成的，它们合并为一个逻辑盘。2跨区卷有如下特性组成跨区卷的磁盘可以是232个。组成跨区卷的每个磁盘所使用的空间可以不同。跨区卷不能是系统卷和引导卷。数据存储时，先存到跨区卷占用的第一个磁盘空间，空间用尽后，再存到第二个磁盘。跨区卷无容错功能，成员磁盘中任何一个发生故障，整个跨区

16、卷的数据都会丢失。3创建方法打开“计算机管理(本地)”。在控制台树中，单击“计算机管理(本地)”，单击“存储”，然后单击“磁盘管理”。右键单击要创建跨区卷的某个动态磁盘中的未分配空间，然后单击“新建卷”。在“新建卷向导”中，依次选择“下一步”和“跨区”（如前5.3.2中的图所示），然后按照屏幕上的指示操作。下图是为跨区卷选择磁盘：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 22 页 -第 74 页下图为创建好的跨区卷E：5.3.4 创建带区卷1带区卷带区卷同样是使用多块物理磁盘的空间来存储数据，但带区卷中的数据交替且平均存储于多个磁盘上。带区卷在每个成员磁盘上的容量大小相同

17、。数据写入时以 64KB为单位平均写到每个磁盘上。因此带区卷可以同时对所有成员磁盘进行读写，极大的提高了读写效率。至少需要两个动态磁盘才能创建带区卷。带区卷最多可以创建在 32 个磁盘上。带区卷不具备容错功能，且不能扩展带区又称为RAID-0。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 22 页 -第 75 页2创建带区卷打开“计算机管理(本地)”。在控制台树中，单击“计算机管理(本地)”，单击“存储”，然后单击“磁盘管理”。右键单击需要创建带区卷的动态磁盘的未分配空间，然后单击“新建卷”。在“新建卷向导”中，依次单击“下一步”和“带区卷”（如前 5.3.2中的图所示），然

18、后按照屏幕上的指示操作。下图是为带区卷选择磁盘，可以看到两个磁盘所需要的空间是一致的：下图为创建好的带区卷：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 22 页 -第 76 页5.3.5 创建镜像卷1镜像卷是一种容错卷。它由两个物理磁盘上的空间组成，写入数据时，数据会复制为两份写到两块磁盘上，又称为RAID-1。图：镜像卷示意图2镜像卷有如下特性镜像卷要求在两个成员磁盘上的空间大小相同。可以镜像现有的简单卷。可以是系统卷或引导卷。镜像卷的两份副本（镜像）共享同一驱动器号。不支持扩展。写入时间较长，但读取数据时效率较高。磁盘空间利用率低，只有50%。3创建方法打开“计算机管理

19、(本地)”。在控制台树中，单击“计算机管理(本地)”，单击“存储”，然后单击“磁盘管理”。右键单击要创建镜像卷的某个动态磁盘上的未分配空间，然后单击“新建卷”。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 22 页 -第 77 页在“新建卷向导”中，依次单击“下一步”和“镜像”（如前5.3.2中的图所示），然后按屏幕上的指示操作。下图为创建好的镜像卷：5.3.6 创建 RAID-5 卷1RAID-5 卷RAID-5 卷也是一种容错卷，其数据分布于三个或更多磁盘组成的磁盘阵列中。它的工作原理是（以三块硬盘为例）：将数据分成两份写入A盘和 B盘，然后生成一个数据校验写入C盘，当这

20、三块盘中的任一块硬盘坏掉后，只要接上一块新的硬盘，它会利用剩下的两块盘的数据来自动恢复原来的数据。图：RAID-5 卷示意图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 22 页 -第 78 页2RAID-5 有如下特性：RAID-5 卷由 332 个磁盘组成。每个成员磁盘的容量相同。不包括系统卷和引导卷。不支持扩展。3创建方法打开“计算机管理(本地)”在控制台树中，单击“计算机管理(本地)”，单击“存储”，然后单击“磁盘管理”。右键单击要创建 RAID-5 卷的某个动态磁盘上的未分配空间，然后单击“新建卷”。在“新建卷向导”中，依次单击“下一步”和“RAID-5”（如前 5

21、.3.2中的图所示），然后按照屏幕指示操作。下图是为 RAID-5 卷选择磁盘，可以看出至少需要三块磁盘，且每块磁盘需要相同的容量：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 22 页 -第 79 页下图为创建好的RAID-5 卷：5.3.7 独立磁盘冗余阵列技术简介独立磁盘冗余阵列（Redundant Array of Independent Disks，简称 RAID）是由许多台磁盘机或光盘机按一定的规则组成一个快速，超大容量的外存储器子系统。它在阵列控制器的控制和管理下，实现快速，并行或交叉存取，并有较强的容错能力。从用户观点看，磁盘阵列虽然是由几个、几十个甚至上百个

22、盘组成，但仍可认为是一个单一磁盘，其容量可以高达几百上千千兆字节，因此这一技术广泛为多媒体系统所欢迎。RAID技术分为几种不同的等级，分别可以提供不同的速度，安全性和性价比。1RAID 0(0 级盘阵列)RAID 0 又称数据分块或带区，即把数据分布在多个盘上，没有容错措施。其容量和数据传输率是单机容量的N倍，N为构成盘阵列的磁盘机的总数，I/O名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 18 页，共 22 页 -第 80 页传输速率高，但平均无故障时间MTTF(MeanTimeToFailure)只有单台磁盘机的N分之一，因此零级盘阵列的可靠性最差。2RAID 1(1 级盘阵列)RAI

23、D1又称镜像(Mirror)盘，采用镜像容错来提高可靠性。即每一个工作盘都有一个镜像盘，每次写数据时必须同时写入镜像盘；读数据时，如果原始数据繁忙，可直接从镜像拷贝中读取数据。这种磁盘阵列可靠性很高，但其有效容量减小到总容量一半以下。因此 RAID1常用于对出错率要求极严的应用场合，如财政、金融等领域3RAID 2(2 级盘阵列)RAID2又称位交叉，它采用加重平均纠错码作为错误检验及恢复。适于大数据的读写，但需要多个磁盘存放检查及恢复信息，使得RAID 2 技术实施更复杂，因此在商业环境中很少使用。4RAID 3(3 级盘阵列)RAID 3 使用简单的奇偶校验，并用单块磁盘存放奇偶校验信息。

24、如果一块磁盘失效，奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据；如果奇偶盘失效则不影响数据使用。RAID 3 对于大量的连续数据可提供很好的传输率，但对于随机数据来说，奇偶盘会成为写操作的瓶颈。5RAID 4(4 级盘阵列)RAID4是一种可独立地对组内各盘进行读写的阵列。其校验盘也只有一个。RAID4和 RAID3的区别是：RAID3是按位或按字节交叉存取，而RAID4是按块(扇区)存取，可以单独地对某个盘进行操作，它无需像 RAID3那样，那怕每一次小 I/O 操作也要涉及全组，只需涉及组中两台磁盘机(一台数据盘，一台检验盘)即可。从而提高了小量数据的I/O 速率。6RAID 5(5 级盘阵列)RA

25、ID5是一种旋转奇偶校验独立存取的阵列。它和RAID1、2、3、4 各盘阵列的不同点，是它没有固定的校验盘，而是按某种规则把其冗余的奇偶校验信息均匀地分布在阵列所属的所有磁盘上。于是在同一台磁盘机上既有数据信息也有校验信息。这一改变解决了争用校验盘的问题，因此 DAID5内允许在同名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 19 页，共 22 页 -第 81 页一组内并发进行多个写操作。所以 RAID5即适于大数据量的操作，也适于各种事务处理。它是一种快速，大容量和容错分布合理的磁盘阵列。7RAID 6(6 级盘阵列)RAID 6 增加了第二个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶系统使用

26、不同的算法，数据的可靠性非常高，即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用。但 RAID 6 需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间，相对于RAID 5有更大的“写损失”，因此“写性能”非常差。较差的性能和复杂的实施方式使得 RAID 6 很少得到实际应用。8RAID 7(7 级盘阵列)这是一种新的 RAID标准，其自身带有智能化实时操作系统和用于存储管理的软件工具，可完全独立于主机运行，不占用主机CPU 资源。RAID 7 可以看作是一种存储计算机（Storage Computer），它与其他 RAID标准有明显区别。RAID7在 RAID6的基础上，采用了 cache 技术，使得传输率和响应速

27、度都有较大的提高。Cache是一种高速缓冲存储器，即数据在写入磁盘阵列以前，先写入 cache 中。一般采用 cache 分块大小和磁盘阵列中数据分块大小相同，即一块 cache 分块对应一块磁盘分块。在写入时将数据分别写入两个独立的cache，这样即使其中有一个cache 出故障，数据也不会丢失。写操作将直接在 cache 级响应，然后再转到磁盘阵列。数据从 cache 写到磁盘阵列时，同一磁道的数据将在一次操作中完成，避免了不少块数据多次写的问题，提高了速度。在读出时，主机也是直接从cache 中读出，而不是从阵列盘上读取，减少与磁盘读操作次数，这样比较充分地利用了磁盘带宽。注：目前对 R

28、AID级别的定义可以获得业界广泛认同的只有4 种，RAID 0、RAID 1、RAID 10 和 RAID 5，应用比较广泛的有RAID 5 和 RAID1+0。5.4 磁盘配额的管理对 NTFS 文件系统的卷，可以启用磁盘配额管理，来限制用户对磁盘空间的使用。情景描述：小张发现公司部分员工将下载的电影等文件，放到公司的共享文件服务器上，占用了大量硬盘空间。于是小张决定在服务器上启用磁盘配额管理，来限制每个用户能够使用的磁盘空间的大小。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 20 页，共 22 页 -第 82 页1启用磁盘配额右击驱动器图标，打开属性对话框，选择“配额”选项。2磁盘配

29、额项管理情景描述：小张在服务器上启用磁盘配额管理后，很好的解决了服务器的存储空间管理问题。但是宣传部的小李却提出他们有很多视频宣传资料需要放在服务器上，现在分配给他的服务器磁盘空间不够。解决方案：可以为小李单独设置磁盘配额。操作方法：在“配额”选项卡中，单击“配额项”按钮，选择配额菜单中的“新建配额项”。通过配额项可以为不同用户设置不同的磁盘配额空间。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 21 页，共 22 页 -第 83 页本章小结Windows Server 2003 在管理硬盘时，分为基本磁盘和动态磁盘两种管理类型。基本磁盘是默认的硬盘管理方式，与Windows 98/NT/

30、2000 都兼容。最多可以将硬盘分为4 个主分区或 3 个主分区加 1 个扩展分区，要求至少有一个主分区。基本磁盘的管理包括创建分区、删除分区、在扩展分区中创建逻辑驱动器、更改驱动器号、格式化分区等操作，可以在安装操作系统时进行，但更经常的是在“计算机管理”工具的“磁盘管理”中进行。动态磁盘用动态卷来管理硬盘，不受卷数目的限制。动态磁盘提供了磁盘阵列管理、容错、容量扩展、提高访问效率等能力。动态卷的类型可分为简单卷、跨区卷、带区卷、镜像卷和 RAID-5卷等。可以在不损失数据的情况下，利用磁盘管理工具将基本磁盘升级为动态磁盘；但动态磁盘降为基本磁盘，会丢失硬盘上的所有数据。服务器的硬盘容量是有限的，为了能合理的利用磁盘空间，防止某些用户对磁盘的无限占用，应该使用NTFS的磁盘配额管理功能，限制用户对磁盘空间的占有量。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 22 页，共 22 页 -