mkfs —— 格式化文件系统
一句话定义
mkfs 在块设备上创建文件系统（写元数据 / inode 表 / 超级块等）。这是不可逆操作——执行后原有数据基本不可恢复。mkfs 是一组命令的统称（mkfs.ext4 / mkfs.xfs / mkfs.btrfs 等），按文件系统类型分。
典型场景
- 新盘上线第一次格式化：
mkfs.ext4 /dev/sdb1 - K8s 数据盘准备：通常 ext4 或 xfs
- 临时盘 / swap 准备
- 损坏盘重新格式化（先备份）
⚠️ 不可逆警告
mkfs.ext4 /dev/sdb1
# 写入元数据，原有文件系统 / 数据基本失效
跑 mkfs 之前必须做的检查：
# 1. 这是你要的盘吗
lsblk /dev/sdb1
df -h /dev/sdb1 # 已挂载？
mount | grep /dev/sdb1 # 挂在哪？
# 2. 有没有现有数据
file -s /dev/sdb1 # ext4 filesystem data, ...
blkid /dev/sdb1 # 看现有 UUID / TYPE
# 3. 备份过了吗
ls -la /backup/...
# 4. 跑 mkfs 时强制确认
mkfs.ext4 -F /dev/sdb1 # -F 跳过提示（自动化），不加默认会提示
mkfs 是少数会让你"备份过了再做"的命令。一定要 lsblk 看清楚设备名，不要在 ssh 多窗口下错盘。
主流文件系统对比
| FS | 适合场景 | 优势 | 劣势 |
|---|---|---|---|
| ext4 | 通用、首选 | 稳定、工具齐全、社区大 | 大文件不如 xfs |
| xfs | 大文件、数据库 | 高吞吐、大文件优秀 | 不能缩容（只能扩容） |
| btrfs | snapshot 需求 | 写时复制、子卷 | 性能波动、生产慎用 |
| zfs | 数据完整性 | snapshot + 校验 + 压缩 | 不在主线内核（许可证） |
| tmpfs | 临时存储 | 内存中、超快 | 重启就没 |
训练营建议：
- K8s 数据盘默认 ext4（最稳）
- 数据库 / 大文件场景考虑 xfs（CentOS 7+ 默认）
- 别用 btrfs / zfs，除非你完全清楚为什么
mkfs.ext4 —— 最常用
mkfs.ext4 /dev/sdb1 # 默认
mkfs.ext4 -L data /dev/sdb1 # 加 label
mkfs.ext4 -L data -m 1 /dev/sdb1 # m 1 = 给 root 保留 1%（默认 5%）
mkfs.ext4 -L data -m 0 -E lazy_itable_init=0,lazy_journal_init=0 /dev/sdb1
# 立即初始化（慢、但马上能用满速度）
mkfs.ext4 -F /dev/sdb1 # 强制（已格式化也允许）
常用 flag
| flag | 含义 |
|---|---|
-L <label> | 卷标（强烈建议） |
-m <%> | 给 root 保留多少（默认 5%；大盘可以 0 或 1） |
-T <type> | 用途类型（largefile / news / default），影响 inode 数 |
-N <count> | 直接指定 inode 数（专家级） |
-b <size> | 块大小（默认 4096） |
-E lazy_itable_init=0 | 立即初始化 inode 表 |
-F | 强制（已格式化也允许） |
-q | 安静（不输出进度） |
-v | verbose |
-m 调整保留空间（大盘必改）
ext4 默认 5% 给 root 使用——10TB 盘 = 500GB 浪费。
mkfs.ext4 -m 1 /dev/sdb1 # 1% 够了
# 或者已经格式化的：
tune2fs -m 1 /dev/sdb1
K8s 数据盘 / 备份盘可以设 -m 0。
mkfs.xfs
mkfs.xfs /dev/sdb1 # 默认
mkfs.xfs -L data /dev/sdb1 # label
mkfs.xfs -f /dev/sdb1 # 强制（已格式化也允许）
mkfs.xfs -d agcount=32 /dev/sdb1 # 调 allocation groups（高并发）
xfs 默认参数已经很好，多数场景不需要调。
xfs 注意点
- 不能缩容——只能
xfs_growfs扩容。要缩盘只能 mkfs 重做。 - inode 数自动管理，不像 ext4 要预估
- 大文件性能比 ext4 略好
label 和 UUID
mkfs 之后两个标识：
blkid /dev/sdb1
# /dev/sdb1: LABEL="data" UUID="abc-def-..." TYPE="ext4"
- LABEL 你给的名字（mkfs 时
-L） - UUID mkfs 自动生成的唯一标识
挂载和 fstab 永远用 UUID（设备名 /dev/sdX 可能变）：
mount UUID=abc-def-... /data
# 或在 fstab 里：
UUID=abc-def-... /data ext4 defaults,noatime 0 2
详见 fstab.md。
修改已有 ext4 参数：tune2fs
不重新格式化也能改一些参数：
tune2fs -L newlabel /dev/sdb1 # 改 label
tune2fs -U $(uuidgen) /dev/sdb1 # 重新生成 UUID（罕见）
tune2fs -m 1 /dev/sdb1 # 改保留 %
tune2fs -c 0 /dev/sdb1 # 不强制 fsck（默认每 N 次 mount 一次）
tune2fs -i 0 /dev/sdb1 # 不按时间触发 fsck
tune2fs -l /dev/sdb1 # 列出所有参数
tune2fs -l 看现有文件系统信息（创建时间、上次 fsck 时间、超级块备份位置等）。
xfs 的等价是 xfs_admin：
xfs_admin -L newlabel /dev/sdb1
xfs_admin -u /dev/sdb1 # 看 UUID
扩容文件系统（重要）
底层盘扩了之后，文件系统也要扩才能用新空间。
ext4
# 先扩分区（用 parted / growpart）
# 然后
resize2fs /dev/sdb1 # 扩到分区全部
resize2fs /dev/sdb1 50G # 指定大小
resize2fs 支持在线扩容（不需要 umount）。
xfs
xfs_growfs /data # 注意：参数是**挂载点**，不是设备
xfs 只能扩、不能缩。
K8s 场景：PVC 扩容
K8s 的 PVC 扩容流程（StorageClass 支持的话）：
kubectl edit pvc my-pvc改 spec.resources.requests.storage- CSI driver 在云端扩底层盘
- CSI 在节点上
resize2fs/xfs_growfs扩文件系统
某些 driver 需要 pod 重启才能完成。
检查 / 修复：fsck
fsck /dev/sdb1 # 检查（必须先 umount）
fsck -y /dev/sdb1 # 自动修复（生产慎用）
fsck.ext4 -f /dev/sdb1 # 强制检查（即使看着 clean）
xfs_repair /dev/sdb1 # xfs 专用
fsck 之前一定要 umount。在线跑 fsck 会破坏数据。
fsck 修复的是文件系统元数据问题，不修硬件。硬件坏了的盘 fsck 救不了——准备好换盘。
实战流程：装机数据盘
Day0 装机后给 m4/m5 各加一个数据盘 /dev/sdb：
# 1. 看
ssh m4 'lsblk'
# /dev/sdb 500G 没分区、没挂载
# 2. 分区（GPT）
ssh m4 'parted /dev/sdb mklabel gpt'
ssh m4 'parted -a optimal /dev/sdb mkpart primary ext4 0% 100%'
ssh m4 'lsblk /dev/sdb'
# 应该看到 sdb 和 sdb1
# 3. 格式化（带 label）
ssh m4 'mkfs.ext4 -L k8s-data -m 1 /dev/sdb1'
# 4. 看 UUID
ssh m4 'blkid /dev/sdb1'
# UUID="abc-def-..."
# 5. 挂载点
ssh m4 'mkdir -p /var/lib/k8s-data'
# 6. fstab
UUID=$(ssh m4 'blkid -s UUID -o value /dev/sdb1')
ssh m4 "echo 'UUID=$UUID /var/lib/k8s-data ext4 defaults,noatime,nofail 0 2' >> /etc/fstab"
# 7. 挂
ssh m4 'mount -a'
ssh m4 'df -h /var/lib/k8s-data'
# 8. 验证 reboot 之后还在
ssh m4 'reboot'
sleep 60
ssh m4 'df -h /var/lib/k8s-data' # 必须还在
常见踩坑
坑 1：格式化错盘
mkfs.ext4 /dev/sda # ❌ 不是 /dev/sdb，是 /dev/sda
# 系统盘被格式化 → 立刻挂
预防：跑 mkfs 之前必须 lsblk 看一眼，确认设备名、大小、挂载点。lsblk -f 看 MOUNTPOINTS 列——已挂的盘不可能是新盘。
坑 2：在分区上还是在整盘上
mkfs.ext4 /dev/sdb # 在整盘上格式化（无分区表）
mkfs.ext4 /dev/sdb1 # 在分区上格式化
两种都可以，但通常建议先分区再格式化：
- 易扩展
- 工具兼容性好
- 引导兼容（虽然数据盘不引导）
云厂商盘 / 临时盘有时直接整盘格式化（特别 NVMe）也行。
坑 3：mkfs.ext4 慢、占资源
mkfs.ext4 /dev/sdb1
# 大盘可能跑几分钟
ext4 默认 lazy init（先快速建元数据，后台慢慢清 inode 表）。mkfs 跑完不代表盘"完全好"——后台还在初始化。
立刻能跑高 IO 测试 → 加 -E nodiscard,lazy_itable_init=0,lazy_journal_init=0 （慢但马上达全速）。
坑 4：xfs 不能缩
xfs_growfs /data 100G # ❌ xfs 不支持缩容
要"缩盘" → 备份 + mkfs 重建 + 还原。
坑 5：-m 5% 浪费太多
10TB 盘默认保留 500GB 给 root → 浪费。大盘 mkfs 时加 -m 1 或 -m 0。
已格式化的：tune2fs -m 1 /dev/sdb1。
坑 6：UUID 重复
# 老盘备份到新盘后克隆 → 两个盘 UUID 一样
blkid
# /dev/sdb1: UUID="abc..."
# /dev/sdc1: UUID="abc..."
mount UUID=abc... 不知道挂哪个。修：
tune2fs -U random /dev/sdc1 # 给 sdc1 重新生成 UUID
xfs：xfs_admin -U generate /dev/sdc1。
坑 7：mkfs 在 LVM / mdraid 上
mkfs.ext4 /dev/mapper/vg-data # LVM 卷
mkfs.ext4 /dev/md0 # 软 RAID
支持，但有额外考虑（条带对齐 / stride 等）。生产环境调优需要文档。
坑 8：discard 在 mkfs 时太慢
mkfs.ext4 /dev/sdb1
# Discarding device blocks: ... 几分钟
ext4 默认 mkfs 时给整盘发 TRIM。SSD 偶尔很慢（特别是用过的盘）。跳过：
mkfs.ext4 -E nodiscard /dev/sdb1
之后定期 fstrim 即可。
坑 9：损坏盘格式化失败
mkfs.ext4 /dev/sdb1
# error: Input/output error
盘真坏了。看 dmesg 有没有 I/O error。换盘。