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[操作系统]linux 磁盘管理四部曲——(1)磁盘结构,认识分区

最近小编整理了磁盘管理的相关知识,发现还是挺多的,所有就分了四个部分来给大家分享一下:

1、磁盘结构,认识分区

2、管理分区,文件系统格式化

3、mount挂载,/etc/fstab配置文件

4、外设连接,常见工具

这篇就先以最基础的磁盘知识开始——磁盘结构,认识分区。(讲基础的会有些无聊,但是基础还是很重要,所以还是希望大家详细了解)

一、设备类型:

(1)块设备:block ,存取单位“块”,磁盘

  字符设备:char ,存取单位“字符”,键盘

 

 (2)机械硬盘和固态硬盘

机械硬盘(HDD ):即是传统普通硬盘,主要由:盘片,磁头,盘片转轴及控制电机,磁头控制器,数据转换器,接口,缓存等几个部分组成。机械硬盘中所有的盘片都装在一个旋转轴上,每张盘片

之间是平行的,在每个盘片的存储面上有一个磁头,磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小,所有的磁头联在一个磁头控制器上,由磁头控制器负责各个磁头的运动。磁头可沿盘片的半径方向运动,加上盘片每分钟几千转的高速旋转,磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。数据通过磁头由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上,也可以通过相反方式读取。硬盘为精密设备,进入硬盘的空气必须过滤。

固态硬盘(SSD ):用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,由控制单元和存储单元(FLASH 芯片、DRAM 芯片)组成。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同,

在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致。

比较:

相较于HDD ,SSD 在防震抗摔、传输速率、功耗、重量、噪音上有明显优势,SSD 传输速率性能是HDD 的2倍

相较于SSD ,HDD 在价格、容量、使用寿命上占有绝对优势

硬盘有价,数据无价,目前SSD 不能完全取代HHD

 

 

(3)设备文件

① 磁盘设备的设备文件命名:/dev/DEV_FILE

② 不同磁盘标识:a-z,aa,ab…

/dev/sda, /dev/sdb, ... /dev/sdaa,/dev/sdab...

同一设备上的不同分区:1,2, ...

/dev/sda1, /dev/sda5

③ 硬盘存储术语

  head :磁头

  track :磁道

  cylinder:  柱面

  secotr:  扇区,512bytes(最小单位)

 ④ HDD磁盘结构

CHS

512bytes    *   64 sector数/track    *    1024  track数/盘面       256   head磁头数(盘面数)   8G

  扇区                 扇区数/磁道                       磁道/盘面                       

( 512bytes    *   64 sector数/track    *   256 )一个柱面的大小:8M  * 1024磁道 =8G

单位:B KB MB GB TB PB EB ZB YB BB NB DB

 

(4)如何使用分区空间?(后边会详细讲解每一步)

① 设备识别

② 设备分区

③ 文件系统类型格式化

④ 在/etc/fstab 文件中创建条目

⑤ mount 挂载新的文件系统

 

(5)为什么分区?

① 优化I/O 性能

② 实现磁盘空间配额限制

③ 提高修复速度

④ 隔离系统和程序

⑤ 安装多个OS

⑥ 采用不同文件系统

 

(6)两种寻址方法:CHS和LBA

 CHS:

  采用24bit 位寻址

  其中前10 位表示cylinder ,中间8 位表示head ,后面6 位表示sector。 。

  最大寻址空间8GB

LBA (logical block addressing):

  LBA 是一个整数,通过转换成CHS 格式完成磁盘具体寻址

  LBA 采用48 个bit 位寻址

  最大寻址空间128PB

由于CHS 寻址方式的寻址空间在大概8GB 以内,所以在磁盘容量小于大概8GB 时,可以使用CHS 寻址方式或是LBA 寻址方式;在磁盘容量大于大概8GB 时,则只能使用LBA 寻址方式

 

二、分区介绍

两种分区方式:MBR ,GPT

(1)MBR: Master Boot Record ,1982年, 使用32位表示扇区数 , 分区不超过2T

如何分区:按柱面

  0 磁道0 扇区:512bytes

  446bytes: boot loader

  64bytes :分区表

    16bytes:  标识一个分区

  2bytes: 55AA,结束标志

4 个主分区;3 主分区+1 扩展(N 个逻辑分区)

 

分区表(DPT)结构

 

 

(2)硬盘主引导记录MBR 主要由 3 个部分组成

① 主引导程序(偏移地址0000H--0088H ),它负责从活动分区中装载,并运行系统引导程序。

出错信息数据区,偏移地址0089H--00E1H 为出错信息,00E2H--01BDH 全为0 字节。

② 分区表(DPT,Disk Partition Table )含4 个分区项,偏移地址01BEH--01FDH, 每个分区表项长16 个字节,共64 字节为

分区项1 、分区项2 、分区项3 、分区项4

③ 结束标志字,偏移地址01FE--01FF 的2 个字节值为结束标志 55AA

 

 

(3)GPT分区

① GPT:GUID (Globals Unique Identifiers) partitiontable  支持128个分区,使用64 位,支持8Z(512Byte/block )64Z (4096Byte/block)

使用128 位UUID(Universally Unique Identifier)  表示磁盘区 和分区 GPT 分区表自动备份在头和尾两份,并有CRC 校验位

UEFI ( 统一扩展固件接口) 硬件支持GPT ,使操作系统启动

② EFI部分又可以分为4个区域:EFI信息区(GPT头)、分区表、GPT分区、备份区域

 

 

  第一篇基础就这些了,下一篇就是精彩的操作了,不要错过~~~

 

 

          希望对大家有帮助,有什么错误请告诉我~