Linux【6】-硬盘管理6-7-Linux数据备份及格式转换(dd)
dd，是 device driver 的缩写，它可以称得上是“Linux 世界中的搬运工”，它用来读取设备、文件中的内容，并原封不动地复制到指定位置。
当我们用 dd 命令读取 /dev/null 文件时，就可以创造出空洞文件，而如果你的磁盘足够大，你甚至可以创造出一个宇宙黑洞呢！
dd 命令主要用来进行数据备份，并且可以在备份的过程中进行格式转换。其实 dd 命令可以把源数据复制成目标数据，而且不管源数据是文件、分区、磁盘还是光盘，都可以进行数据备份。
一、基本参数
dd 命令的基本格式如下：
[root@localhost ~]# dd if="输入文件" of="输出文件" bs="数据块" count="数量"
参数：
if：定义输入数据的文件，也可以是输入设备；
of：定义输出数据的文件，也可以是输出设备；
bs：指定数据块的大小，也就是定义一次性读取或写入多少字节。模式数据块大小是 512 字节；
count：指定 bs 的数量；
conv=标志：依据标志转换文件。标志有以下这些：
ascii：由 EBCDIC 码转换至 ASCII 码；
ebcdic：由 ASCII 码转换至 EBCDIC 码；
ibm：由 ASCII 码转换至替换的 EBCDIC 码；
block：将结束字符块里的换行替换成等长的空格；
unblock：将 cbs 大小的块中尾部的空格替换为一个换行符；
lcase：将大写字符转换为小写；
notrunc：不截断输出文件；
ucase：将小写字符转换为大写；
swab：交换每一对输入数据字节；
noerror：读取数据发生错误后仍然继续；
sync：将每个输入数据块以 NUL 字符填满至 ibs 的大小；当配合 block 或 unblock 时，会以空格代替 NUL 字符填充；
二、常见用法
2.1 备份文件
[root@localhost ~]# dd if=/etc/httpd/conf/httpd.conf of=/tmp/httpd.bak
记录了67+1 的读入
#数据占了写满的67个数据块，以及1个没有写满的数据块
记录了67+1 的写出
#默认数据块大小是512字节
34439字节(34 kB)已复制，0.0524897 秒，656 kB/秒
#如果要备份文件，那么dd命令和cp命令非常类似
[root@localhost ~]# ll -h /tmp/httpd.bak
-rw-r--r--.1 root root 34K 6月 5 18：04 /tmp/httpd.bak
#查看一下生成的备份文件的大小
2.2 备份分区为一个备份文件
[root@localhost ~]# df -h
文件系统 容量 已用 可用 已用％％ 挂载点
/dev/sda3 20G 2.0G 17G 11％ /
tmpfs 306M 0 306M 0％ /dev/shm
/dev/sda1 194M 27M 157M 15％ /boot
/dev/sr0 3.5G 3.5G 0 100％ /mnt/cdrom
#查看一下分区容量，我们备份/boot分区
[root@localhost ~]# dd if=/dev/sda1 of=/tmp/boot.bak
#备份完成
[root@localhost ~]# ll -h /tmp/boot.bak
-rw-r--r--.1 root root 200M 6月 5 18：14 /tmp/boot.bak
#查看生成的备份文件
#如果需要恢复，则执行以下命令
[root@localhost ~]# dd if=/tmp/boot.bak of=/dev/sda1
如果想要把分区直接备份成另一个分区，就需要生成一个新的分区，这个分区的大小不能比源分区小，只能和源分区大小一致或比它大。命令如下：
[root@localhost ~]# dd if=/dev/sda1 of=/dev/sdb1
#如果需要恢复，则只需把输入项和输出项反过来即可，命令如下
[root@localhost ~]# dd if=/dev/sdb1 of=/dev/sda1
2.3 整盘备份
[root@localhost ~]# dd if=/dev/sda of=/dev/sdb
#把磁盘a备份到磁盘b
[root@localhost ~]# dd if=/dev/sda of=/tmp/disk.bak
#把磁盘a备份成文件disk.bak
#备份恢复
#如果要备份到另一块硬盘上，那么，当源硬盘数据损坏时，只需用备份硬盘替换源硬盘即可
#如果要备份成文件，那么在恢复时需要把备份数据复制到其他Linux中，然后把新硬盘安装到这台Linux
#服务器上，再把磁盘备份数据复制到新硬盘中。命令如下
[root@localhost ~]# dd if=/tmp/disk.bak of=/dev/sdb
2.5 复制软盘
[root@localhost ~]# dd if=/dev/fd0 of=/tmp/fd.bak
#在Linux中软盘的设备文件名是/dev/fd0
#这条命令先把软盘中的数据保存为临时数据文件
[root@localhost ~]# dd if=/tmp/fd.bak of=/dev/fd0
#然后更换新的软盘，把数据备份复制到新软盘中，就实现了软盘的复制
如果需要备份的是光盘，那么在 Linux 中就是使用 dd 命令制作光盘的 ISO 镜像的。命令如下：
#制作光盘ISO镜像
[root@localhost ~]# dd if=/dev/cdrom of-/tmp/cd.iso #把光盘中所有的数据制作成ISO镜像
[root@localhost ~J # mkdir /mnt/cd
#建立一个新的挂载点
[root@localhost ~]# mount -o loop /tmp/cd.iso /mnt/cd #挂栽ISO文件到挂载点
[root@localhost ~]# cd /mnt/cd
#进入挂栽点
[root@localhost cd]# ls
CentOS_BuildTag images RELEASE-NOTES-en-tJS.html RPM-GPG-KEY-CentOS-Debug-6 TRANS.TBL
EULA isolinux repodata RPM-GPG-KEY-CentOS-Security-6
GPL Packages RPM-GPG-KEY-CentOS-6 RPM-GPG-KEY-CentOS-Testing-6
#数据是光盘当中的数据,这个ISO镜像是可以被当作真正的光盘使用的
我们有时需要制作指定大小的文件，比如，在增加 swap 分区时，就需要建立指定大小的文件，这时也使用 dd 命令。命令如下：
[root@localhost ~]# dd if=/dev/zero of=/tmp/testfile bs=1M count=10
#数据输入项是/dev/zero会向目标文件中不停地写入二进制的0
#指定数据块大小是1MB
#指定生成10个数据块。也就是定义输出的文件大小为10MB
记录了10+0 的读入
#显示数据占满了10个数据块
记录了10+0 的写出
#不过这里数据块的大小已经是1MB了
10485760字节(10 MB)已复制，0.00709902 秒，1.5 GB/秒
[root@localhost ~]# ll -h /tmp/testfile
-rw-r--r--.1 root root 10M 6月 5 18：46 /tmp/testfile
#生成的testfile文件的大小刚好是10MB
dd 命令在进行整盘复制时，类似于 GHOST 工具的功能，不过通过 dd 命令复制出来的硬盘数据要比 GHOST 复制出来的硬盘数据稳定得多。虽然 dd 命令功能强大，不过也有一个明显的缺点，就是复制的时间较长，复制 100GB 的数据需要 15～25 分钟（根据服务器的性能不同而不同）。
实现数据备份还有非常多的方法和工具，比如 tar 和 cpio 命令。至于网络复制工具，如 rsync 和 scp 等，需要较完善的网络知识才能够学习，这里不再介绍。
2.6 备份时进行压缩
数据没有压缩就进行整盘备份，势必需要很大的备份空间，从而导致备份成本升高。这对于备份场景来说，是低效能的表现。
假如遇到磁盘空间不足，连备份操作都没办法圆满完成：
#看, 报出了磁盘空间不足的警告
[root@roclinux ~]# dd if=/dev/sda of=/root/sda.img
dd: writing to '/root/sda.img': No space left on device
其实我们在使用 dd 做备份时，可以使用 gzip 或者 bzip2 压缩算法进行数据压缩处理，这样可以大大减少我们的磁盘空间用量，也就降低了备份成本。
下面就使用 gzip 压缩算法配合 dd 命令来备份 /dev/sda 盘：
#没有指定of则表示输出到标准输出
[root@roclinux ~]# dd if=/dev/sda | gzip > /root/sda.img.gz
然后再将其恢复到 /dev/sdb 盘中去，方法如下：
#没有指定if就表示从标准输入读取
下面我们更换 bzip2 压缩算法配合 dd 命令再来实现一遍上面示例的效果：
[root@roclinux ~]# dd if=/dev/sda | bzip2 > disk.img.bz2
[root@roclinux ~]# bzip2 -dc /root/sda.img.gz | dd of=/dev/sdc
2.7 分区、内存、软盘一个都不能少
在上面的内容中，介绍的都是备份整盘的知识，那如果只是想备份某一个分区的数据，应该如何操作呢？
卖了一个关子，其实在 dd 命令看来，备份整盘和备份分区，在命令形式上并没有区别，我们来看示例：
[root@roclinux ~]# dd if=/dev/sda2 of=/root/sda_part1.img
同理，将内存中的数据整体备份，照样可以如法炮制：
[root@roclinux ~]# dd if=/dev/mem of=/root/mem.img
随着科技的飞速发展，无论是台式机还是笔记本，都已经取消了软驱和光驱设备，软盘和光盘也已经接近灭绝的边缘，很多九零后们应该都不知道软驱为何物了吧。
所以接下来要介绍的软盘、光盘备份法，权当是追忆过去吧，谨以此内容来怀念我们逝去的青春。
#备份软盘
[root@roclinux ~]# dd if=/dev/fd0 of=/root/fd0.img count=1 bs=1440k
#备份光盘
[root@roclinux ~]# dd if=/dev/cdrom of=/root/cd.img
对于 dd 命令来说，除了 if、of 两个选项之外，还应该掌握下面这两个重要选项：
- bs=N：设置单次读入或单次输出的数据块（block）的大小为 N 个字节。当然也可以使用 ibs 和 obs 选项来分别设置。
- ibs=N：单次读入的数据块（block）的大小为 N 个字节，默认为 512 字节。
- obs=N：单次输出的数据块（block）的大小为 N 个字节，默认为 512 字节。
- count=N：表示总共要复制 N 个数据块（block）。
所以这里备份的软盘大小是 1440kB，可以看出这是一块 3 寸盘，其大小为 1.44MB。为了追忆青春，我们再来一起看看软盘的样子。
2.8 备份磁盘的 MBR
MBR，是 Master Boot Record，即硬盘的主引导记录，MBR 一旦损坏，分区表也就被破坏，数据大量丢失，系统就再也无法正常引导了，真是不堪设想啊！所以，对 MBR 的定期备份是十分必要的，在紧急关头，把它比喻成一颗救死扶伤的速效救心丸，也绝不为过。
一块磁盘的第一个扇区的 512 个字节所存储的正是这块磁盘的 MBR 信息，我们尝试用 dd 命令备份 MBR：
[root@roclinux ~]# dd if=/dev/sda of=/root/sda_mbr.img count=1 bs=512
如果未来遇到分区表损坏的情况，我们用曾经备份的 MBR 信息写回磁盘，就能起到立竿见影的效果。下面来一起看看如何将 MBR 写回硬盘：
[root@roclinux ~]# dd if=/root/sda_mbr.img of=/dev/sda
方法是不是比你想象得要简单，即使是面对 MBR 如此重要的敏感数据，dd 命令也是闲庭信步，信手拈来。
2.9 使用 /dev/zero 和 /dev/null 来测试磁盘
本段落开始前，我们要为大家介绍两位新朋友：
/dev/null，也叫空设备，小名“无底洞”。任何写入它的数据都会被无情抛弃。 /dev/zero，可以产生连续不断的 null 的流（二进制的零流），用于向设备或文件写入 null 数据，一般用它来对设备或文件进行初始化。
我们可以观察下面两个命令的执行时间，来计算出硬盘的读、写性能： #向磁盘上写一个大文件, 来看写性能
[root@roclinux ~]# dd if=/dev/zero bs=1024 count=1000000 of=/root/1Gb.file
#从磁盘上读取一个大文件, 来看读性能
[root@roclinux ~]# dd if=/root/1Gb.file bs=64k | dd of=/dev/null
上面命令生成了一个 1GB 的文件 1Gb.file，下面我们配合 time 命令，可以看出不同的块大小数据的写入时间，从而可以测算出到底块大小为多少时可以实现最佳的写入性能。
[root@roclinux ~]# time dd if=/dev/zero bs=1024 count=1000000 of=/root/1Gb.file
[root@roclinux ~]# time dd if=/dev/zero bs=2048 count=500000 of=/root/1Gb.file
[root@roclinux ~]# time dd if=/dev/zero bs=4096 count=250000 of=/root/1Gb.file
[root@roclinux ~]# time dd if=/dev/zero bs=8192 count=125000 of=/root/1Gb.file
2.10 利用 /dev/urandom 进行格式化
除了 /dev/null 和 /dev/zero 之外，还有一个很重要的文件，即 /dev/urandom，它是“随机数设备”，它的本领就是可以生成理论意义上的随机数。
如果我们想清除硬盘里的某些机密数据，就可以使用 /dev/urandom 这个随机数生成器来产生随机数据，写到磁盘上，以确保将磁盘原始数据完全覆盖掉。
[root@roclinux ~]# dd if=/dev/urandom of=/dev/sda
参考资料
