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2024.09.27 |

硬盘分区显示不一致：奇怪Bug引发的思考与试错

今天我们要聊的是我遇到的一个奇怪的bug。

那天下午，阳光透过办公室的窗户洒在桌面上，我刚刚处理完一个棘手的bug，正享受着一杯茶的宁静时光。然而，这份宁静很快被一阵急促的电话铃声打破。

“我们在做虚拟机磁盘扩容，遇到一个奇怪的问题，你能帮忙看看吗？”电话那头的声音透着焦急。

我调整了一下状态，心中略显兴奋。回复道：“别担心，我马上来。”

一、故障描述

在使用不同的磁盘分区工具（如`fdisk`和`parted`）时，发现它们显示的分区类型不一致。这种情况看似微小，但实际上可能引发一系列严重问题，影响数据安全和系统稳定性。

# fdisk  -l /dev/sda
Disk /dev/sda: 64.4 GB, 64424509440 bytes, 125829120 sectorsUnits = sectors of 1 * 512 = 512 bytesSector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytesI/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytesDisk label type: dosDisk identifier: 0x00000000
   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System/dev/sda1               1   104857599    52428799+  ee  GPT# parted  -s /dev/sda unit s printModel: VMware Virtual disk (scsi)Disk /dev/sda: 125829120sSector size (logical/physical): 512B/512BPartition Table: gptDisk Flags:
Number  Start     End         Size        File system  Name                  Flags 1      2048s     411647s     409600s     fat16        EFI System Partition  boot 2      411648s   2508799s    2097152s    xfs 3      2508800s  104855551s  102346752s

二、初步排查

为了进一步了解问题，首先检查了`fdisk`的版本。版本信息显示，`fdisk`来自`util-linux 2.23.2`。

1.查看fdisk软件版本

# which fdisk
/usr/sbin/fdisk
# rpm -qf /usr/sbin/fdisk
util-linux-2.23.2-59.el7.x86_64

2.查看版本

# fdisk -v
fdisk from util-linux 2.23.2

3.查看分区表

# fdisk -lu /dev/sda
Disk /dev/sda: 64.4 GB, 64424509440 bytes, 125829120 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x00000000
 Device Boot Start End Blocks Id System
 /dev/sda1 1 104857599 52428799+ ee GPT
 # fdisk -lu /dev/sda
 Disk /dev/sda: 64.4 GB, 64424509440 bytes, 125829120 sectors
 Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
 Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
 I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
 Disk label type: dosDisk identifier: 0x00000000 
 Device Boot Start End Blocks Id System
 /dev/sda1 1 104857599 52428799+ ee GPT
 # parted -s /dev/sda unit s print
 Model: VMware Virtual disk (scsi)
 Disk /dev/sda: 125829120s
 Sector size (logical/physical): 512B/512B
 Partition Table: gpt
 Disk Flags:
 Number Start End Size File system Name Flags
  1 2048s 411647s 409600s fat16 EFI System Partition boot 
  2 411648s 2508799s 2097152s xfs 
  3 2508800s 104855551s 102346752s lvm

三、试错与分析

在初步排查中，发现`fdisk`的版本较旧（`util-linux 2.23.2`）。通常情况下，较新的工具版本会修复旧版本中的一些已知问题。因此，首先想到的是通过升级`util-linux`来解决问题，期望新版本能够正确处理分区显示问题。

# rpm -Uvh util-linux-2.23.2-65.el7_9.1.x86_64.rpm --force --nodeps
warning: util-linux-2.23.2-65.el7_9.1.x86_64.rpm: Header V3 RSA/SHA256 Signature, key ID fd431d51: NOKEY
Preparing... ################################# [100%]
Updating / installing...
 1:util-linux-2.23.2-65.el7_9.1 ################################# [ 50%]
 Cleaning up / removing...
  2:util-linux-2.23.2-59.el7 ################################# [100%]

但是很遗憾，升级后`fdisk`的显示仍然异常。

# fdisk -l
Disk /dev/sda: 64.4 GB, 64424509440 bytes, 125829120 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dosDisk identifier: 0x00000000 
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sda1 1 104857599 52428799+ ee GPT

此时，我开始怀疑分区表本身可能存在问题。

为了进一步验证这一假设，决定备份MBR扇区，并清空MBR，期望通过重新构建分区表来解决问题。

1.查看扇区

2.备份mbr

dd if=/dev/sda of=sda_mbr.data bs=512 count=1

3.清空mbr

dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=512 count=1

# dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=512 count=1

1+0 records in

1+0 records out

512 bytes (512 B) copied, 0.000450755 s, 1.1 MB/s

然而，不幸的是，再次分区表丢失。

# fdisk -l /dev/sda
Disk /dev/sda: 64.4 GB, 64424509440 bytes, 125829120 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
# parted /dev/sda print
Error: /dev/sda: unrecognised disk label
Model: VMware Virtual disk (scsi)
Disk /dev/sda: 64.4GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: unknown
Disk Flags:

这个也让我意识到，问题的根源可能比想象中的要复杂。

文章到这里，大家不妨停一下，思考一下。如果是你，接下来你打算分几步来分析，又需要哪些信息来帮助你找到问题的原因，并且如何解决呢… ...

（思考时间）

四、故障分析

如果你已经有了答案，不妨一起来看看我的分析。

在试错过程中，发现`fdisk`和`parted`显示的分区信息不一致。`fdisk`显示的分区类型与预期不符，而`parted`则显示正常。这引起了的注意，开始怀疑是否是分区表本身的问题。

进一步分析发现，磁盘在之前被扩展到60GB。GPT分区表包括主分区表和备份分区表，正常情况下，主分区表位于硬盘的LBA1~LBA33，而备份分区表位于硬盘的最后位置。如果磁盘大小被调整后，备份分区表没有正确更新，就会导致`fdisk`显示异常。

五、故障模拟

为了验证这一假设，我模拟了在GPT环境下扩展分区的情况，果然复现了相同的故障。

模拟故障在gpt环境下拉大sda分区，可以复现故障。

##扩容sda之前##

##扩容sda之后##

六、故障原因

至此，故障原因也就很清晰了。在创建GUID分区表（GPT）时，系统会同时创建一个MBR（msdos）分区表，其中包含一个覆盖整个磁盘或高达2TB的0xEE（GPT）分区，称为MBR保护分区。这个分区用于提醒旧命令和实用程序磁盘确实已分区。

GPT分区表包括主分区表和备份分区表。正常情况下，主分区表位于硬盘的LBA1~LBA33，而备份分区表位于硬盘的最后位置。如果磁盘大小被调整后，备份分区表没有正确更新，就会导致`fdisk`显示异常。

正常gpt分区通过hexdump查看，200是主分区开始，033ffe00 是secondary (backup) 分区。