Linux 硬碟分區完整指南：從 MBR、LVM 到 ext4/xfs 檔案系統原理

掌握 Linux 硬碟分區，不僅是會用 fdisk 或 parted，更需理解 MBR/GPT、主分區/擴展分區/邏輯分區、inode/block/superblock 等核心觀念。本文從磁碟物理結構出發，串聯分區實務與檔案系統原理，助你建立完整知識體系。

磁碟物理結構基礎

• 盤面與磁頭： 圓形磁碟盤由馬達旋轉，機械手臂上的讀寫頭負責存取資料。
• 扇區： 最小物理儲存單位，傳統為 512 Bytes，新式磁碟常為 4K (Advanced Format)。
• 磁柱： 同一半徑的所有扇區組成一個磁柱，是分區的最小邏輯單位。
• 第 0 磁軌第 1 扇區（MBR）： 含 446 Bytes 開機碼 + 64 Bytes 分區表（最多 4 筆主分區記錄）+ 2 Bytes 結束標誌。

分區邏輯與限制

MBR 分區表

• 最多 4 個主分區，或 3 主分區 + 1 擴展分區。
• 擴展分區內可再切割多個邏輯分區（編號從 5 開始）。
• 單一分區上限 2 TB。

GPT 分區表（現代標準）

• 支援 128+ 分區，無擴展/邏輯分區概念。
• 支援超大磁碟（>2 TB），備份分區表於磁碟末端。
• 需 UEFI 開機支援。

Linux 檔案系統核心結構

常用檔案系統比較

• ext2： Linux 經典非日誌式系統，適合閃存裝置。
• ext3： ext2 + 日誌，相容性佳，預設資料模式 ordered 平衡效能與安全。
• ext4： 延遲配置、多區塊分配、無限子目錄，現代 Linux 發行版預設。
• XFS： 高效能 64-bit 日誌系統，擅長大檔案/高並發，RHEL 7+ 預設。
• Btrfs/ZFS： 進階功能（快照、壓縮、去重、RAID），記憶體需求較高。

實務操作指令速查

# 查看分區表
fdisk -l /dev/sda
parted /dev/sda print

# 新增/修改分區
fdisk /dev/sda
parted /dev/sda mkpart primary ext4 1MiB 100%

# 格式化
mkfs.ext4 /dev/sda1
mkfs.xfs /dev/sda1

# 掛載與永久掛載
mount /dev/sda1 /mnt/data
echo '/dev/sda1 /mnt/data ext4 defaults 0 2' >> /etc/fstab

# 重新讀取分區表（無需重開機）
partprobe
# 或
kpartx -u /dev/sda

進階主題

LVM 邏輯卷管理

PV (Physical Volume) → VG (Volume Group) → LV (Logical Volume)。支援線上擴容、快照、跨磁碟條帶化，生產環境強烈建議使用。

硬連結 vs 軟連結

• 硬連結：同一 inode，不可跨檔案系統，不可連結目錄。
• 軟連結：獨立 inode 指向路徑，相當於 Windows 捷徑，可跨檔案系統。

日誌式檔案系統修復機制

ext3/4/XFS 皆採用 Write-Ahead Logging：先寫日誌 → 再寫資料/中繼資料 → 最後標記完成。掛載時僅回放日誌即可快速修復，無需掃描整個檔案系統。

分區規劃建議

• /boot：1~2 GB，獨立分區，ext4。
• / (root)：50~100 GB，ext4/XFS。
• /home、/var、/opt：視用途獨立，利於備份與配額管理。
• Swap：實體記憶體 ≤ 8GB 時建議 1~2 倍；>8GB 時 8~16 GB 即可；若需休眠功能須 ≥ 實體記憶體。
• 生產環境建議採用 LVM + XFS/ext4，預留 20% 空間供擴充。