7.21文件系统--磁盘分区讲座总结

磁盘分区

扇区：磁盘的最小存储单位，512bytes
磁道：扇区组成的一个圆
柱面：所有盘面的同一个磁道
簇：相邻的扇区组合

磁盘的第一个扇区很重要，记录了硬盘主引导记录和分区表

• 硬盘主引导记录(MBR)：466bytes

是电脑开机后访问硬盘时所必须要读取的首个扇区，它记录着硬盘本身的相关消息以及硬盘各个分区的大小及位置消息，是数据消息的重要入口。

由于近年来磁碟的容量不断扩大，造成读写上的一些困扰， 甚至有些大于2TB 以上的磁盘分区已经让某些操作系统无法存取。 因此后来又多了一个新的磁盘分区格式，称为GPT (GUID partition table)

操作系统无法支持2.2T 以上的磁盘！
MBR 仅有一个区块，若被破坏后，经常无法或很难救援。
MBR 內的存放引导加载程序的区块仅 446bytes，无法容纳更多的引导加载程序。

• 分区表：64bytes

四个分割区，分为主分区（3个）和扩展分区（1个），每个分割区16字节，是因为磁盘分区结构信息加起来共16字节

扩展分区不能格式化，在扩展分区的基础上又分了很多分区，所以由扩展分区分出来的就叫逻辑分区

我们的电脑在读完446个引导加载程序，会继续读64个

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BIOS

BIOS是一个写入到主机板上的一个韧体，在开机的时候，电脑系统会主动执行的第一个程序

引导加载程序的功能：

开机菜单
载入内核文件
转交其他引导

MBR还可以安装在每个分区的启动扇区

每个分区都有自己的启动扇区（boot sector）
实际可开机的内核文件是放置到各分区内的
loader只能会认识自己的系统分区的可开机内核文件，以及其他的loader
loader可直接指向或者是间接将管理权转交给另一个引导程序

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UEFI

UEFI：统一可扩展固件结构

99%的编码都是由C语言编写的
提供了文件系统的支持
UEFI的模块化设计
新硬件支持

UEFI已具备文件系统的支持，它能够直接读取FAT分区中的文件。

什么是文件系统？

简单说，文件系统是操作系统组织管理文件的一种方法，直白点说就是把硬盘上的数据以文件的形式呈现给用户。Fat32、NTFS都是常见的文件系统类型。

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Linux磁盘与文件系统的管理

• 什么是格式化？

格式化分为低级格式化和高级格式化
低级格式化是使硬盘具有存储能力
我们平时所说的格式化是高级格式化

• 为什么要进行格式化？

因为每种操作系统的文件属性的权限并不相同，为了存放这些文件所需的数据，因此需要将分区进行格式化，以成为操作系统能够利用的文件系统格式。

每种操作系统能够使用的文件系统并不相同

• 文件系统是如何运行的？
  

1.superblock：记录此文件系统的整体信息，包括ionde/block的总量，使用量，剩余量，以及文件系统的格式与相关信息等
2.inode：记录文件的属性，一个文件占一个inode，同时记录此文件的数据所在的block号码
3.block：实际记录文件的内容
Ext2文件系统在格式化的时候基本上分为很多个区块群组

block 大小 1KB 2KB 4KB
最大单一文件限制 16GB 256GB 2TB
最大档案系统总容量 2TB 8TB 16TB

1.原则上，block 的大小与数量在格式化完就不能够再改变了(除非重新格式化)；
2.每个block 内最多只能够放置一个文件的数据；
3.承上，如果文件大于block 的大小，则一个文件会占用多个block 数量；
4.承上，若文件小于block ，则该block 的剩余容量就不能够再被使用了(磁盘空间会浪费)。

每个inode 大小均固定为128 bytes (新的ext4 与xfs 可设定到256 bytes)；
每个文件都仅会占用一个inode 而已；
承上，因此文件系统能够建立的文件数量与inode 的数量有关；
系统读取文件时需要先找到inode，并分析inode 所记录的权限与使用者是否符合，若符合才能够开始实际读取 block 的内容。