磁盘和文件系统管理

一：磁盘结构：

1.磁盘基础：

扇区固定大小，每个扇区4k。磁盘会进行磨损，损失生命周期。

设备文件： 

一切皆文件

1. 设备文件：关联至一个设备驱动程序，进而能够跟与之对应硬件设备进行通信

设备号码：

主设备号：major number, 标识设备类型

次设备号：minor number, 标识同一类型下的不同设备

设备类型：

• 块设备：block，存取单位“块”，磁盘

• 字符设备：char，存取单位“字符”，键盘

磁盘空间的管理，使用分硬盘三步：

1. 分区：

2. 安装文件系统=格式化

3. 挂载：

 2.硬盘的物理结构：

盘片：硬盘有多个盘片，每盘片有2面（正反两面）

磁头：每面一个磁头， 进行读写数据。并不是只有一个磁头，磁头也不会碰到盘面，磁头等于盘片数量

3.硬盘的数据结构：

 扇区：盘片被分为多个扇形区域，每个扇区存放512字节的数据（扇区越多容量越大） 存放数据的最小单位 512字节

 磁道：同一盘片不同半径的同心圆

 柱面：不同盘片相同半径构成的圆（柱面和磁道数量相同）

 4.硬盘存储容量：

• 硬盘存储容量＝磁头数（8个2进制）×磁道（柱面）数×每道扇区数（6个二进制）×每扇区字节数

  1柱面=512 * 扇区数/磁头数×磁道=51263255=7.84M

• 可以用柱面/磁头/扇区来唯一定位磁盘上每一个区域

5.硬盘的接口类型：

5.1硬盘接口类： 

IDE、SATA、SCSI、SAS、光纤接口

5.2服务器硬盘大小：

LFF：3.5寸

SFF： 2.5寸

L、S分别是大、小的意思

5.3机械与固态：

机械：HDD  即是传统普通硬盘

固态：SSD  用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘

二：MBR与磁盘分区：

windows 当中是可以不分区的

linux 当中一定要分区 才可以使用硬盘

1.为什么要分区：

• 优化I/O性能 读写

• 实现磁盘空间配额限制

• 提高修复速度

• 隔离系统和程序

• 安装多个OS

• 采用不同文件系统

 2.MBR分区：

MBR： 主引导记录， 是硬盘上的第一个扇区， 想要读数据得从这个扇区开始

MBR： 对2T 以下的硬盘分区 ——fdisk 管理MBR分区

GPT： 可以支持 2T 以上的硬盘分区——gdisk 管理GPT分区

MBR分区  需要依靠第一个扇区（一个扇区512字节）

MBR 分区只可以分4个分区， 一个分区表要占 16字节

80   存放系统的分区

55 aa  结束位

GRUB是一个系统引导程序 

3.分区分类：

主分区： 可以直接使用 ， 安装操作系统 存储文件 等，主分区的序号为 1-4。

扩展分区：

不可以直接使用， 需要再 划分逻辑分区， 让分区超过4个

扩展分区不是用的，是用来 存储了逻辑分区的分区表

逻辑分区：可以直接使用， 存储文件。逻辑分区的序号 从5 开始

4.分区结构：

  

4.gpt分区：

GPT：GUID（Globals Unique Identifiers） partition table 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) 表示磁盘和分区 GPT分区表自动备份在头和尾两份，并有CRC校验位UEFI (Unified Extensible Firmware Interface 统一可扩展固件接口)硬件支持GPT，使得操作系统可以启动

4个区域：

GPT头

分区表

GPT分区

备份区域

三.文件系统：

文件系统的组成：

• 内核中的模块：ext4, xfs, vfat

• Linux的虚拟文件系统：VFS

• 用户空间的管理工具：mkfs.ext4, mkfs.xfs,mkfs.vfat

超级块（super block） 负责描述 当前这个分区有哪些块组， 从哪里开始从哪里结束

块组描述符表（GDT)ext文件系统每一个块组信息使用32字节描述，这32个字节称为块组描述符，所有块组的块组描述符组成块组描述符表GDT(group descriptor table)。

块位图（block bitmap）： 描述此块是否使用 0 未使用 1使用

节点位图 （inode bitmap）： inode节点 位图 0 未使用 1使用

dumpe2fs  /dev/sdb1
#查看ext  文件系统

xfs_info  /dev/sda1
#查看  xfs  文件系统

  

 常见的硬件设备在/dev目录下 :  文件系统的介绍：

操作系统中负责管理和存储文件信息的软件结构称为文件管理系统，简称文件系统

从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进 行保护和检索的系统。具体地说，它负责为用户建立文件，存入、读出、修改、转储文件，控制文件的 存取，安全控制，日志，压缩，加密等。

总结： 用来管理（增删改查恢复）文件的程序。

查看当前系统支持的 文件类型：

 XFS文件系统：
存放文件和目录数据的分区

高性能的日志型文件系统

Centos 7 系统中默认使用的文件系统

SWAP  ：

交换文件系统
当内存不足时，将硬件的空间转换成内存使用

为Linux系统建立交换分区

FAT16、FAT32：

且最大只能支持32GB分区，单个文件也只能支持最大4GB

NTFS（xfs）：

NTFS文件系统所具备3个功能：错误预警功能、磁盘自我修复功能和日志功能，单个文件64GB

EXT4：

Extended file system 适用于那些分区容量不是太大，更新也不频繁的情况

CentOS 6   Ubuntu 使用此文件系统

JFS：

主要是为满足服务器的高吞吐量和可靠性需求而设计、开发的。单个文件最大限制16TB，该文件系统最大支持1PB的容量。
文件系统的修复：

fsck.FS_TYPE
fsck -t FS_TYPE

-a 自动修复
-r 交互式修复错误

四、分区工具：

 fdisk 管理MBR分区
gdisk 管理GPT分区
parted 高级分区操作，可以是交互或非交互方式

 1.fdisk：

查看设备信息：

fdisk  -l   /dev/sda  只看sda设备

fdisk -l   看所有

分区是交互式命令

分区不识别：

partprobe /dev/sdc（设备）

partprobe   设备名

lsblk：查看分区及磁盘情况

格式：fdisk -l [磁盘设备]

fdisk [磁盘设备]：

• m 打印出菜单

• p 打印出当前分区表

• n 新建一个分区

• d 删除一个分区

• t 改变分区的属性，系统ID

• w 保存

• q 不保存退出

2.新建磁盘：

创建磁盘：

 输入vim ~/.bashrc进入

设置新的接口快捷方式，设置别名scan

刷新接口

刷新当前环境：source ~/.bashrc

lsblk   查看分区及磁盘情况

进行磁盘分区： 

 

 

 3.mkfs：

创建文件系统（格式化）常用选项

创建文件类型为xfs

 4.挂载与解挂载：

4.1挂载：

格式：

mount [ -t 类型 ] 存储设备 挂载点目录

mount -o loop ISO镜像文件 挂载点目录

device：指明要挂载的设备

• 设备文件：例如:/dev/sda5

• 卷标：-L 'LABEL', 例如 -L 'MYDATA'

• UUID： -U 'UUID'：例如 -U '0c50523c-43f1-45e7-85c0-a126711d406e'

• 伪文件系统名称：proc, sysfs, devtmpfs, configfs

mountpoint：挂载点目录必须事先存在，建议使用空目录

挂载规则：

• 一个挂载点同一时间只能挂载一个设备

• 一个挂载点同一时间挂载了多个设备，只能看到最后一个设备的数据，其它设备上的数据将被隐藏

• 一个设备可以同时挂载到多个挂载点

• 通常挂载点一般是已存在空的目录

查看是否为挂载点：
# findmnt  查看 设备的详细信息

4.2永久挂载：

需要 将文件写入 /etc/fstab

查看UUID    blkid

第一字段：设备名称或者设备卷标名；

第二字段：文件系统的挂载点目录的位置；

第三字段：文件系统类型，如EXT4、swap等；

第四字段：挂载参数，即mount命令“ - o ”选项        后可使用的参数（defaults、rw、ro、noexec分别表示默认参数、可写、可读、禁用执行程序）；

第五字段：表示文件系统是否需要dump备份，设置为1表示需要，0为忽略；

第六字段：该数字用于决定在系统启动时进行磁盘检查的顺序，0表示不进行检查，1表示优先检查，2表示其次检查。根分区可设为1，其他分区设置为2，一般不检查，会影响系统性能。

mount  -a     刷新    挂载之后，不会立即生效，需要进行刷新 ，重启。

解挂载：

 umount 设备名|挂载点

五.U盘:

查看USB设备是否识别

lsusb