《Linux运维学习日记》第二篇：Linux的安装[CentOS 7.X]

一、各硬件装置在Linux中的文件名

因为在Linux中，所有东西都是一个文件，其中就包括了硬件设备，所以各硬件设置在Linux中的文件名如下图所示(更多Linux内核支持的硬件设备与文件名可以到 https://www.kernel.org/doc/Documentation/devices.txt查看)：

二、硬盘分区

1、MSDOS(MBR)GPT与磁盘分区表(partition table)

早期的Linux系统为了兼容windows的磁盘，因此使用的是支持Windows的MBR(Master Boot Record，主引导记录)的方式来处理启动引导程序与分区表，而启动引导程序纪录区与分区表则通通放在磁盘的第一个扇区，这个扇区通常是512bytes大小(旧的磁盘扇区都是512bytes)，所以说，第一个扇区512bytes会有两个数据：

主引导记录(Master Boot Record，MBR)：可以安装开机管理程序的地方，有446bytes
分区表(partition table)：记录整颗硬盘分区的状态，有64bytes

由于分区表所在区块仅有64bytes容量，因此最多仅能有四组记录区，每组记录区记录了该区段的启动与结束的柱面号码。若将硬盘以长条形来看，然后将柱面以柱形图来看，那么那64bytes的记录区段有点像下图所示：

假设上面的硬盘设备文件名为/dev/sda时，那么这四个分区在Linux系统中的设置文件名如下所示，重点在于文件名后面会再接一个数字，这个数字与该分区所在的位置有关：

P1：/dev/sda1
P2：/dev/sda2
P3：/dev/sda3
P4：/dev/sda4

上图中我们假设硬盘只有400个柱面，共分区成4个分区，第4个分区所在为第301-400号柱面的范围。当你的操作系统为Windwos时，那么从第1到第4个分区的代号应该就是C、D、E、F，当你有资料写入F分区时，你的数据会被写入到这块磁盘301-400号柱面之间的意思。

由于分区表就只有64bytes而，最多只能容纳4个分区的记录，这4个分区的记录被称为主要(Primary)或扩展(Extended)分区，根据上面的图示与说明，我们可以得到以下几点重要信息：

其实所谓的【分区】只是针对那个64bytes的分区表进行设定而已
硬盘默认的分区表仅能写入4组分区信息
这4组划分信息我们称为主要(Primary)或扩展(Extended)分区
分区的最小单位【通常】为柱面(cylinder)
当系统要写入磁盘时，一定会参考磁盘分区表，才能针对某个分区进行数据的处理

2、为何要分区？

1)、数据的安全性

因为每个分区的数据是分开的，所以，当你需要将某个分区的数据重新整理时，比如要重新安装系统的时候，可以将Windows系统的C盘重新安装系统，可以将里面的数据移动到其他分区，那么C盘在重新安装系统的时候并不会影响到其他分区，所以善于使用分区，可以让你的数据更安全。

2)、系统的性能考虑

由于分区将数据集中在某个柱面的区段中，如上图当中的第1个分区位于柱面号1-100号，如此一来，当有数据要读取自该分区时，磁盘只会搜索前面1-100的柱面范围，由于数据集中了，将有助于数据读取的速度和效能，所以说，分区很重要。

3、分区表只能记录4个组数据，那怎么解释一块硬盘可以分区成十几块

在windows/Linux系统中，我们是通过刚刚谈到的扩展分区(Extended)的方式来处理的。

扩展分区(Extended)的想法是：既然第1个扇区所在的分区表只能记录4笔数据，那我可否利用额外的扇区来记录更多的分区信息？

扩展分区(Extended)的目的是：使用额外的扇区来记录分区信息，扩展分区本身并不能被拿来格式化，扩展分区(Extended)继续切出来的分区被称为逻辑分区，如下图所示：

上述的分区在Linux中的装置文件名分别为：

P1：/dev/sda1
P2：/dev/sda2
L1：/dev/sda5
L2：/dev/sda6
L3：/dev/sda7
L4：/dev/sda8
L5：/dev/sda9

因为前面4个号码是保留给Primary或都Extended使用的，所以逻辑分区的装置号就是由5号开始，这个知识点在MBR方式的分区表中是个很重要的特性。

4、MBR 主要分区、扩展分区、逻辑分区的特性我们作个简单的定义：

主要分区与扩展分区最多有4个（硬盘的限制）
扩展分区最多只能有1个（操作系统的限制）
逻辑分区是由扩展分区持续分割出来的分区
能够被格式化后，作为数据存取的分区为主要分区与逻辑分区，扩展分区是无法格式化的。
逻辑分区的数量依操作系统而不同，在Linux系统中，SATA硬盘已经可以突破63个以上的分区限制。

提示：

实际上，分区是个很麻烦的东西，因为它是以柱面为单位的【连续】磁盘空间，且扩展分区又是个类似独立的磁盘空间，所以在分区的时候我们要特别注意，如果扩展分区被破坏，所有逻辑分区将会被删除。
由于第一个扇区所记录的分区表与MBR是很重要的，所以只要读取硬盘都会先由这个扇区先读起，因此，如果整块硬盘的第一块扇区(就是MBR与分区表所在的扇区)有损坏，那这个硬盘大概就没有用了，因为系统如果找不到分区表，那么就不知道如何读取柱面区间。

MBR分区表除了上述的主分区、延伸分区、逻辑分区需要注意之外，由于每组分区表仅有16bytes而已，因此可记录的信息是真的相当有限，所以，在过去MBR分区表的限制中经常发现如下问题：

操作系统无法使用2.0TB以上的磁盘容量
MBR仅有一个区块，若被破坏后，经常无法或很难恢复
MBR内的存放启动引导程序的区块仅446bytes，无法存储较多的程序代码

5、GPT(GUID partition table)磁盘分区表

因为过去一个扇区大小就是512字节(bytes)而已，不过目前已经有4K的扇区设计出现，为了兼容所有的磁盘，因此在扇区的定义上面，大多会使用所谓的逻辑区块地址(Logical Block Address，LBA)来处理，GPT将磁盘所有区块以此LBA(默认为512bytes)来规划，而第一个LBA称为LBA0(从0开始编号)。

与MBR分区表仅使用第一个512字节区块来记录不同，GPT使用了34个LBA区块来记录分区信息。同时与过去MBR仅有一个区块，被干掉就死光光的情况不同，GPT除了前面34个LBA外，整个磁盘的最后34个LBA也拿来作为另一个备份，详细结构如下图所示：

上述图例的解释说明如下：

LBA0(MBR兼容区块)

与MBR模式相似，这个兼容区块也分为两个部分，一个就是跟之前446Bytes相似的区块，存储了第一阶段的启动引导程序。而在原本的分区表的记录区内，这个兼容模式仅放入一个特殊标志符，用来表示此磁盘为GPT格式之意。而不懂GPT分区表的磁盘管理程序，就不会认识这块磁盘，除非用户有特别要求处理这场磁盘，否则该管理软件不能修改此分区信息，进一步保护了磁盘。

LBA1(GPT表头记录)

这个部分记录了分区表本身的位置与大小，同时记录了备份用的GPT分区(就是前面谈到的在最后34个LBA区块)放置的位置，同时放置了分区表的校验码(CRC32)，操作系统可以根据这个校验码来判断GPT是否正确，若有错误，还可以通过这个记录区来获取备份的GPT(磁盘最后的那个备份区块)来恢复GPT的正常运行。

LBA2-33(实际记录分区信息处)

从LBA2区块开始，每个LBA都可以记录4组分区记录，所以在默认的情况下，总共可以有4x32=128组分区记录，因为每个LBA有512字节，因此每组记录用到128字节的空间，除了每组记录所需要的标识符与相关的记录之外，GPT在每组记录中分别提供了64位来记载开始/结束的扇区号码，因此，GPT分区表对于单一分区来说，它的最大容量限制就会在

现在GPT分区预设可以提供多达128笔记录，而在Linux本身的核心设备纪录中，针对单一的磁盘来说，虽然过去最多只能到达15个分区，不过由于Linux Kernel透过udev等方式的处理，现在Linux也已经没有了这种限制在了，此外，GPT分区已经没有所谓的主、扩展、逻辑分区的概念，既然每笔记录都可以独立存在，当然每个都可以视为主分区，每一个分区都可以拿来格式化使用。

提示：

fdisk这个老牌的软件并不支持GPT
第一版grub不支持GPT，只有grub2以后的版本才支持
要使用GPT，得要运行类似的gdisk、parted命令才行

6、启动流程中的BIOS与UEFI启动检测程序

1）、BIOS搭配MBR/GPT的启动流程

CMOS：记录各项硬件参数且嵌入在主板上的存储器

BIOS：是一个写入到主板上的一个固件（也可称为是写入到硬件上的一个软件程序）

BIOS的执行流程：这个BIOS就是在启动的时候，计算机系统会主动执行的第一个程序。接下来BIOS会去分析计算机里面有哪些存储设备，我们以硬盘为例，BIOS会依据用户的设置去取得能够启动的硬盘，并且到该硬盘里面去读取第一个扇区的MBR位置。MBR这个仅有446字节(bytes)的硬盘容量里面会放置最基本的启动引导程序，此时BIOS功成加圆满，而接下来就是MBR内的启动引导程序的工作了。

这个启动引导程序的目的是在加载(load)内核文件，由于启动引导程序是操作系统在安装的时候所提供的，所以它会认识硬盘内的文件系统格式，因此就能够读取内核文件，然后接下来就是内核文件的工作，启动引种程序与BIOS也功成圆满，将之后的工作就交给了操作系统。

简单的描述整个启动流程到操作系统之前的过程应该是这样的：

BIOS：启动主动执行的固件，会认识第一个可启动的设备
MBR：第一个可启动设备的第一个扇区内的主引导记录块，内含启动引导代码
启动引导程序(boot loader)：一个可读取内核文件来执行的软件
内核文件：开始启动操作系统

注意：如果你的分区表为GPT格式的话，那么BIOS也能够从LBA0的MBR兼容区块读取第一阶段的启动引导程序代码，如果你的启动引导程序能够支持GPT的话，那么使用BIOS同样可以读取到正确的操作系统内核，换句话说，如果启动引导程序不懂GPT，例如Windows XP，那么自然就无法读取内核文件，就会无法启动操作系统。

2)、多重引导

由于LBA0仅提供第一阶段的启动引导程序代码，因此如果你使用类似grub的启动引导程序的话，那么就得要额外的划分出一个“BIOS boot”的分区，这个分区才能够放置其他开机过程所需的程序，在CentOS当中，这个分区通常占用2MB左右的空间。

BIOS与MBR都是硬件本身会支持的功能，至于启动引导程序(Boot loader)则是操作系统安装在MBR上面的一个软件。由于MBR仅有446字节，因此这个启动引导程序(Boot loader)是非常小而高效，这个启动引导程序(Boot loader)的主要任务有：

提供选项：用户可以选择不同的启动选项，这也是多重引导的重要功能
加载内核文件：直接指向可使用的程序区段来启动操作系统
转交其他启动引导程序：将启动管理功能转交给其他启动引导程序负责

上面前2点好理解，但是第3点有点难度，那是因为我们的计算机系统里面可能具有两个以上的启动引导程序(多个操作系统)，虽然我们的硬盘只有一个MBR，但是启动引导程序除了可以安装在MBR之外，还可以安装在每个分区的启动扇区(boot sector)。

举例来说，计算机里面只有一块硬盘，但是分成了4个分区，其中第一、第二分区分别安装了Windows和Linux系统，你要在开机的时候选择使用Windows还是Linux启动，假设MBR内安装的是可同时认识Windows与Linux操作系统的启动引导程序，那么这个开机选择流程如下图所示：

从上图可看出， MBR的启动引导程序提供两个选项，选项一（M1）可以直接加载Windows的内核文件来开机，选项二（M2）则是将开机管理工作交给第二个分区的启动扇区（boot sector），当用户在开机的时候选择选项二时，那么整个开机管理工作就会交给第二分区的启动引导程序，当第二个启动引导程序启动后，该启动引导程序内仅有一个启动选项，因此就能够使用Linux的内核文件来启动，这就是多重引导的工作情况。将上图总结可知：

每个分区都拥有自己的启动扇区（boot sector）
图中的系统分区为第一及第二分区
实际可启动的内核文件是放置到各分区中的
启动引导程序可直接指向或间接将管理权转交给另一个管理程序
启动引导程序只会认识自己的系统分区内的可启动的内核文件，以及其他启动引导程序而已

注意：如果要安装多重引导，最好先安装Windows在安装Linux

Linux在安装的时候，你可以选择将启动引导程序安装在MBR或各别分区的启动扇区，而且Linux的启动引导程序可以手动设置选项，所以你可以在Linux的启动引导程序里面加入Windows启动的选项
Windows在安装的时候，它的安装程序会主动地覆盖掉MBR以及自己所在分区的启动扇区，你没有选择的机会，而且它没有让我们自己选择选项的功能

因此，如果先安装Linux在安装Windows的话，那么MBR的启动引导程序就只会有WIndows的选项，而不会有Linux的选项（因为原本在MBR内的Linux的启动引导程序就会被覆盖掉）。如果出现这种问题，只能使用各种办法来处理MBR的内容即可，比如利用Linux的恢复模式来修复MBR等。

3）、UEFI BIOS搭配GPT启动的流程

UEFI主要是想要取代BIOS这个固件接口，因此我们也称UEFI为UEFI BIOS。UEFI使用C语言来编写而BIOS使用汇编语言来编写，因此如果开发者够厉害，甚至可以在UEFI启动阶段就让该系统了解TCP/IP而直接上网，根本不需要进入操作系统。

基本上，传统BIOS与UEFI的差异可以使用下表来说明：

过去，因此骇客(Cracker)经常借由BIOS启动阶段来破坏系统，并取得系统的控制权，因此UEFI加入了一个所谓的安全启动(secure boot)功能，这个功能代表着即将启动的操作系统必须要被UEFI所验证，否则就无法顺利启动，在某些时刻，你可能要将UEFI的安全启动(Secure boot)功能关闭才能够顺利进入Linux。

与BIOS模式相比，虽然UEFI可以直接获取GPT的分区表，不过最好依旧拥有BIOS boot的分区支持，同时，为了与Windows兼容，并且提供其他第三方厂商所使用的UEFI应用程序存储的空间，你必须要格式化一个FAT格式的文件系统分区，大约提供512MB到1GB左右的大小，以让其他UEFI执行较为方便。

由于UEFI已经解决了BIOS的1024柱面的问题，因此你的启动引导程序与内核可以放置在磁盘开始的前2TB位置内即可，加上之前提到的BIOS boot以及UEFI支持的分区，基本上你的 /boot 目录几乎都是 /dev/sda3之后的号码。这样启动还是没有问题的，所以要注意，与以前熟悉的分区情况已经不同， /boot 不在是 /dev/sda1 。

6、Linux安装模式下，磁盘分区的选择

1）、目录树结构(directory tree)

所谓的目录树结构(directory tree)就是以根目录为主，然后向下呈现为分支状的目录结构的一种文件架构。

整个目录树最重要的就是那个根目录(root directory)，这个根目录的表示方法为一条斜线 “/”，所有的文件都与目录树有关，Linux内的所有数据都是以文件的形式来呈现的。

目录树的呈现方式如下图：

2）、文件系统与目录树的关系（挂载）

所谓的 “挂载”就是利用一个目录当成进入点，将磁盘分区的数据放置在该目录下，也就是说进入该目录就可以读取该分区的意思，这个操作我们称为 “挂载”，那个进入点的目录我们称为 “挂载点”。由于整个Linux系统最重要的是根目录，因此根目录一定需要挂载到某一个分区，至于其他的目录则可依用户自己的需求挂载到不同的分区，如下图所示：

上图我们假设我的硬盘分为两个分区，分区1挂载的是根目录，分区2则是挂载到 /home这个目录，当我的数据放置到 /home内的各层目录时，数据是放置到分区2中的，如果不是放在 /home下面的目录，那么数据就会被放置在分区1中（因为上图我们假设只有两个分区，所以数据不在 /home下面的目录中就必定在分区1中）。

三、CentOS 7.x的安装（CentOS7默认的是使用xfs作为文件系统）

1、界面介绍

2、软件安装包的选择

对于初学者的我们来说，我们要选择带GUI的界面、兼容性程序库、开发工具即可，选择如下图即可：

3、分区

1）、各分区说明

2)、不使用GPT的创建分区

3）、使用GPT分区表的创建分区

a、如果我们使用GPT分区表，我们在安装系统的时候，先按下键盘的 TAB 键，然后在下面输入 “inst.gpt” 这个关键词，然后在直接按回车键确认，让其在继续走下去即可。

b、跟不使用GPT分区表一样，选择 “标准分区”，然后在分区的时候要设置LVM的数据

设置类型更改为 “LVM”
点击进去之后，大小策略要设置成“Fixed”，这样才能进行大小的修改设置
其他的以此类推即可，如下图所示：

4）、之后进入到一个界面，这里需要我们先设置root密码和创建一个我们登录所使用的用户账号和密码，如图所示：

5）、最后一步，当系统自动安装完成后会出现一个让我们重启，我们直接重启即可，这一步之后，我们的CentOS就正式安装完成

6）、重启好后，我们要对那个协议进行同意，否则无法使用Linux系统