磁盘与文件系统管理（1）

  磁盘是计算机中的一个外部存储，是一个可长期存储数据的设备。我们日常使用磁盘的时候，都是先将磁盘分区，然后格式化成一个文件系统，之后操作系统才能用来进行文件管理。

  磁盘为什么要分区呢？早期的磁盘容量比较小，所以没有分区机制，后来越来越大，人们发现这样管理起数据很麻烦，而且无法装多个操作系统系统。于是科学家们就研制出了磁盘分区机制，目的就是为了将磁盘容量切分，便于数据的管理，而且可以将一块硬盘当成“多个硬盘”来使用，安装多个操作系统。知道了这个概念后，我们看一下磁盘的工作过程及物理组成（顺序有些颠倒是不是？无所谓啦，反正你明白就好~~）。

  由于现在的磁盘有很多种，U盘、SSD硬盘，机械磁盘。不过由于现实中我们的计算机最普及的还是机械硬盘，所以我们只讲一讲机械硬盘的原理。

  磁盘的物理由：磁盘片、马达（主轴）、机械臂（磁头驱动机构）、磁头组成。当通电后，磁盘的主轴马达开始带动盘片转动，而磁头依据机械臂悬浮在盘片上边，这样就实现了数据的写入和消除（磁性信息，都是二进制代码，可以简单理解为有磁为1，无磁为0）。盘片有A面B面，而且是多盘片，所以一个盘片就有两个机械臂和两个磁头（比如我是4盘片，就有8个磁头和机械臂），不过他们是重叠的，所以可能俯瞰是看不出来的~~

  除了知道了磁盘的大概组成方式和如何工作的，还要了解几个其他概念：

   1.磁道：磁盘转动时磁头划过的圈，就是磁道，磁道越靠外越好，至于为什么稍后会提到。

  2.柱面：由于磁盘一般是由多个盘片构成，磁道必定会重叠，也就是形成一个柱子一样的东西。这个就叫做柱面，看下图：

   3.扇区：磁道被分割成弧状，下图所示就是扇区（实际上并不是从外到内都是同样的扇区数，要不然怎么会是每个扇区都是512Bytes大小呢？你说是吧），每个扇区512Bytes。还记得上面提到的越靠外的磁道性能越好吧？这是因为内圆和外圆的周长不同所致，要保证每个扇区都是512Bytes，那么扇区数肯定是不同（下图只是为了形象）的咯。所以当你读取一个大数据的时候，可能存储在最里面的磁道会存储不完，还要让机械臂移动到其他磁道上，然后找到找到扇区才能继续读取；而最外面的磁道因为比里面的要长，扇区肯定也要多，那么存储的就越多，数据可能就全部都存储在了这个磁道上，那么磁头就可以一口气读取完，性能肯定会有所提升！你可以用分区工具看看你的C盘，是不是都是从0磁柱开始的？这就是原因所在。

  了解了基本的组成后，我们来总结一下：

  磁盘由：盘片、机械臂、磁头和马达等几大部分组成。在盘片上又划分了磁道、磁柱、扇区。为了安装多个操作系统（将容量平均划分），出现了分区机制。

  知道了物理组成后，我们接着谈一下分区：磁盘的0磁道0磁柱0扇区是MBR（Master Boot Record，主引导记录），其中446Bytes是存放boot loader（操作系统引导程序），64Bytes存放分区表信息（一个分区占用16Bytes）。最后2Bytes是标记位，标记MBR是否可用。其他的都比较好理解，我们就不多说了，只说一下关于这64Bytes分区信息：

  上面我们讲，MBR记录分区信息的空间只有64Bytes大小，每个分区占用16Bytes，所以最多只能有4个分区。大家可能有疑惑，我的磁盘不止4个分区啊,你搞错了吧？其实事实是我说的那样，分区最多只能有4个，但后来人们发现磁盘容量越来越大，有时候只分四个分区无法满足要求，于是就又出现了扩展分区，相应的之前的普通分区也就称作了主分区（扩展分区+主分区只能有四个，扩展分区最多只能有一个）。扩展分区并不是一个分区，它仅仅是一个指针，指向了其他的扇区。它所指向的扇区里面则又存放了分区表信息。所以创建扩展分区后不能直接使用，还需要在其基础上创建分区，在其基础上创建的分区我们叫作逻辑分区。

  在Linux中，分区的命令有多个：fdisk/sfdisk/parted，我们最常用的是fdisk，这个命令也比较简单，我们看一下：

fdisk [options] [/dev]
    -l [/dev]  #列出磁盘或分区信息
#我们分区的时候，直接fdisk [/dev]，之后会进入一个交互模式，有很多命令：
   m  #列出帮助信息
    n  #创建一个分区，选择此项后，会进入一个二级交互模式：
      Command action
       e   extended  #扩展分区，只能有一个
        Partition number (1-4)  #指定一个分区号
         First cylinder (1-208050, default 1)  #选择开始柱面，默认从1开始
        Using default value 1   #直接回车使用了默认的1
        Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (1-208050, default 208050): #选择结束的柱面或者+大小，默认指定全部信息；
         n   #创建分区
           Command action
           l   logical (5 or over)  #逻辑分区，从5开始，其他步骤和上面相同
       p   primary partition (1-4)   #主分区，1-4是分区号
        #请参考划分扩展分区
  划分好后，刷新一下分区表信息：
    CentOS 5  # partprobe
    CetnOS 6  # partx/kpartx ；如果出现刷新不出来的情况，先使用 #kpartx -af /dev，之后使用# partx -a /dev。还是不出现就多来几遍就好了。

预知后事如何，请看（磁盘文件系统管理2）。