创建虚拟磁盘

时间:2022-12-15 22:59:28


1.1 dd 命令简介(部分说明来自dd (Unix) wiki)

dd命令用于转换和复制文件,不过它的复制不同于cp。之前提到过关于 Linux 的很重要的一点,一切即文件,在 Linux 上,硬件的设备驱动(如硬盘)和特殊设备文件(如/dev/zero和/dev/random)都像普通文件一样,只是在各自的驱动程序中实现了对应的功能,dd 也可以读取文件或写入这些文件。这样,dd也可以用在备份硬件的引导扇区、获取一定数量的随机数据或者空数据等任务中。dd程序也可以在复制时处理数据,例如转换字节序、或在 ASCII 与 EBCDIC 编码间互换。

dd的命令行语句与其他的 Linux 程序不同,因为它的命令行选项格式为选项=值,而不是更标准的--选项 值或-选项=值。dd默认从标准输入中读取,并写入到标准输出中,但可以用选项if(input file,输入文件)和of(output file,输出文件)改变。

我们先来试试用dd命令从标准输入读入用户的输入到标准输出或者一个文件中:

# 输出到文件test
$ dd of=test bs=10 count=1
# 或者
$ dd if=/dev/stdin of=test bs=10 count=1
# 输出到标准输出
$ dd if=/dev/stdin of=/dev/stdout bs=10 count=1
#注意:在打完了这个命令后,继续在终端(标准输入)打字,作为你的输入

上述命令从标准输入设备读入用户输入(缺省值,所以可省略)然后输出到 test 文件,bs(block size)用于指定块大小(缺省单位为 Byte,也可为其指定如'K','M','G'等单位),count用于指定块数量。如上图所示,我指定只读取总共 10 个字节的数据,当我输入了“hello shiyanlou”之后加上空格回车总共 16 个字节(一个英文字符占一个字节)内容,显然超过了设定大小。使用du和cat命令看到的写入完成文件实际内容确实只有 10 个字节(那个黑底百分号表示这里没有换行符),而其他的多余输入将被截取并保留在标准输入。

前面说到dd在拷贝的同时还可以实现数据转换,那下面就举一个简单的例子:将输出的英文字符转换为大写再写入文件:

$ dd if=/dev/stdin of=test bs=10 count=1 conv=ucase
此处输入图片的描述

你可以在man文档中查看其他所有转换参数。

使用 dd 命令创建虚拟镜像文件

通过上面一小节,你应该掌握了dd的基本使用,下面就来使用dd命令来完成创建虚拟磁盘的第一步。

从/dev/zero设备创建一个容量为 256M 的空文件:

du -h virtual.img

此处输入图片的描述

然后我们要将这个文件格式化(写入文件系统),这里我们要学到一个(准确的说是一组)新的命令来完成这个需求。

使用 mkfs 命令格式化磁盘(我们这里是自己创建的虚拟磁盘镜像)

你可以在命令行输入 sudo mkfs 然后按下Tab键,你可以看到很多个以 mkfs 为前缀的命令,这些不同的后缀其实就是表示着不同的文件系统,可以用 mkfs 格式化成的文件系统。

我们可以简单的使用下面的命令来将我们的虚拟磁盘镜像格式化为ext4文件系统:

$ sudo mkfs.ext4 virtual.img
此处输入图片的描述

可以看到实际 mkfs.ext4 是使用 mke2fs 来完成格式化工作的。mke2fs 的参数很多,不过我们也不会经常格式化磁盘来玩,所以就掌握这基本用法吧,等你有特殊需求时,再查看 man 文档解决。

更多关于文件系统的知识,请查看wiki: 文件系统 ext3,ext4

如果你想知道 Linux 支持哪些文件系统你可以输入ls -l /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs(我们的环境中无法查看)查看。

使用 mount 命令挂载磁盘到目录树

用户在 Linux/UNIX 的机器上打开一个文件以前,包含该文件的文件系统必须先进行挂载的动作,此时用户要对该文件系统执行 mount 的指令以进行挂载。该指令通常是使用在 USB 或其他可移除存储设备上,而根目录则需要始终保持挂载的状态。又因为 Linux/UNIX 文件系统可以对应一个文件而不一定要是硬件设备,所以可以挂载一个包含文件系统的文件到目录树。

Linux/UNIX 命令行的 mount 指令是告诉操作系统,对应的文件系统已经准备好,可以使用了,而该文件系统会对应到一个特定的点(称为挂载点)。挂载好的文件、目录、设备以及特殊文件即可提供用户使用。

我们先来使用mount来查看下主机已经挂载的文件系统:

$ sudo mount
此处输入图片的描述

输出的结果中每一行表示一个设备或虚拟设备,每一行最前面是设备名,然后是 on 后面是挂载点,type 后面表示文件系统类型,再后面是挂载选项(比如可以在挂载时设定以只读方式挂载等等)。

那么我们如何挂载真正的磁盘到目录树呢,mount命令的一般格式如下:

mount [options] [source] [directory]
一些常用操作:

mount [-o [操作选项]] [-t 文件系统类型] [-w|--rw|--ro] [文件系统源] [挂载点]
注意:由于实验楼的环境限制,mount 命令挂载及 umount 卸载都无法进行操作,可以简单了解这些步骤。

现在直接来挂载我们创建的虚拟磁盘镜像到/mnt目录:

$ mount -o loop -t ext4 virtual.img /mnt

也可以省略挂载类型,很多时候 mount 会自动识别

以只读方式挂载

$ mount -o loop --ro virtual.img /mnt

或者mount -o loop,ro virtual.img /mnt

使用 umount 命令卸载已挂载磁盘

注意:由于实验楼的环境限制,mount 命令挂载及 umount 卸载都无法进行操作,可以简单了解这些步骤。

命令格式 sudo umount 已挂载设备名或者挂载点,如:

$ sudo umount /mnt
不过遗憾的是,由于我们环境的问题(环境中使用的 Linux 内核在编译时没有添加对 Loop device的支持),所以你将无法挂载成功:

此处输入图片的描述

另外关于 loop 设备,你可能会有诸多疑问,那么请看下面来自*/dev/loop的说明:

在类 UNIX 系统中,/dev/loop(或称vnd (vnode disk)、lofi(循环文件接口))是一种伪设备,这种设备使得文件可以如同块设备一般被访问。

在使用之前,循环设备必须与现存文件系统上的文件相关联。这种关联将提供给用户一个应用程序接口,接口将允许文件视为块特殊文件(参见设备文件系统)使用。因此,如果文件中包含一个完整的文件系统,那么这个文件就能如同磁盘设备一般被挂载。

这种设备文件经常被用于光盘或是磁盘镜像。通过循环挂载来挂载包含文件系统的文件,便使处在这个文件系统中的文件得以被访问。这些文件将出现在挂载点目录。如果挂载目录中本身有文件,这些文件在挂载后将被禁止使用。
使用 fdisk 为磁盘分区(关于分区的一些概念不清楚的用户请参看主引导记录)

注意:由于实验楼的环境限制,fdisk 命令无法进行操作,可以简单了解这些步骤。

同样因为环境中没有物理磁盘,也无法创建虚拟磁盘的原因我们就无法实验练习使用该命令了,下面我将以我的物理主机为例讲解如何为磁盘分区。

查看硬盘分区表信息

$ sudo fdisk -l

输出结果中开头显示了我主机上的磁盘的一些信息,包括容量扇区数,扇区大小,I/O 大小等信息。

我们重点看一下中间的分区信息,/dev/sda1,/dev/sda2 为主分区分别安装了 Windows 和 Linux 操作系统,/dev/sda3 为交换分区(可以理解为虚拟内存),/dev/sda4 为扩展分区其中包含 /dev/sda5,/dev/sda6,/dev/sda7,/dev/sda8 四个逻辑分区,因为主机上有几个分区之间有空隙,没有对齐边界扇区,所以分区之间不是完全连续的。

进入磁盘分区模式

$ sudo fdisk virtual.img

在进行操作前我们首先应先规划好我们的分区方案,这里我将在使用 128M(可用 127M 左右)的虚拟磁盘镜像创建一个 30M 的主分区剩余部分为扩展分区包含 2 个大约 45M 的逻辑分区。

操作完成后输入p查看结果如下:

最后不要忘记输入w写入分区表。

使用 losetup 命令建立镜像与回环设备的关联

注意:由于实验楼的环境限制,losetup 命令无法进行操作,可以简单了解这些步骤。

同样因为环境原因中没有物理磁盘,也没有 loop device 的原因我们就无法实验练习使用该命令了,下面我将以我的物理主机为例讲解。

$ sudo losetup /dev/loop0 virtual.img

如果提示设备忙你也可以使用其它的回环设备,"ls /dev/loop*"参看所有回环设备

解除设备关联

$ sudo losetup -d /dev/loop0
然后再使用mkfs格式化各分区(前面我们是格式化整个虚拟磁盘镜像文件或磁盘),不过格式化之前,我们还要为各分区建立虚拟设备的映射,用到kpartx工具,需要先安装:

sudo kpartx -av /dev/loop0

取消映射

$ sudo kpartx -dv /dev/loop0

接着再是格式化,我们将其全部格式化为 ext4:

sudo mkfs.ext4 -q /dev/mapper/loop0p5

$ sudo mkfs.ext4 -q /dev/mapper/loop0p6

格式化完成后在/media目录下新建四个空目录用于挂载虚拟磁盘:

$ mkdir -p /media/virtualdisk_{1..3}

挂载磁盘分区

sudo mount /dev/mapper/loop0p5 /media/virtualdisk_2

$ sudo mount /dev/mapper/loop0p6 /media/virtualdisk_3

卸载磁盘分区

sudo umount /dev/mapper/loop0p5

$ sudo umount /dev/mapper/loop0p6

然后:

$ df -h

轻松一下

cowsay命令,可以让你在终端里以一种动物说话的形式打印出一段话。

更新软件包

$ sudo apt update

安装

$ sudo apt install -y cowsay

默认是一只牛

$ cowsay hello shiyanlou

加上'-l'参数打印所有支持的动物(其实不只是动物)种类

$ cowsay -l

使用'-f'参数选择动物种类

$ cowsay -f elephant hello shiyanlou

安装 fortune-zh

$ sudo apt-get install fortune-zh

此外它还可以结合我们之前的作业讲过的 fortune 命令一起使用

$ /usr/games/fortune | cowsay -f daemon
此处输入图片的描述
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