Linux--磁盘与文件系统管理--理论与实操（磁盘的原理详解，新硬盘的管理，文件系统的创建和挂载卸载）

前言

• 磁盘（disk）是指利用磁记录技术存储数据的存储器。磁盘是计算机主要的存储介质，可以存储大量的二进制数据，并且断电后也能保持数据不丢失。早期计算机使用的磁盘是软磁盘（soft disk，简称软盘），如今常用的磁盘是硬磁盘（hard disk，简称硬盘）。
• 文件系统是操作系统用于明确存储设备（常见的是磁盘，也有基于NAND Flash的固态硬盘）或分区上的文件的方法和数据结构；即在存储设备上组织文件的方法。

一：磁盘基础

硬盘（Hard Disk Driver，简称HDD）是计算机常用的存储设备之一。

1.1：磁盘结构

1.1.1：硬盘的物理结构

• 盘片：硬盘有多个盘片，每个盘片2面

• 磁头：每面一个磁头

1.1.2：硬盘的数据结构

• 扇区：盘面被分成多个扇形区域，每个扇区存放512个字节的数据

• PS：硬盘的第一个扇区，叫做引导扇区

• 磁道：同一盘片不同半径的同心圆（当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道（Track））

• 柱面：不同盘片相同半径构成的圆柱面（在有多个盘片构成的盘组中，由不同盘片的面，但处于同一半径圆的多个磁道组成的一个圆柱面（Cylinder））

• PS：固态硬盘：电子芯片存储，速度快，但是数据丢失无法恢复

• ​ 机械硬盘：磁道存储，速度一般，数据丢失有几率恢复

1.1.3：存储容量

• 硬盘存储容量=磁头数 x 磁道（柱面）数 x 每道扇区数 x 每扇区字节数

• 可以用柱面/磁头/扇区来确定唯一定位磁盘上每一个区域

• 用fdisk -l查看分区信息

• [root@localhost ~]# fdisk -l
      下面是详细信息
  磁盘 /dev/sda：42.9 GB, 42949672960 字节，83886080 个扇区
  Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
  扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
  I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
  磁盘标签类型：dos
  磁盘标识符：0x000a58c6
  
     设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System            
  /dev/sda1   *        2048    12584959     6291456   83  Linux         ' //这是引导分区'
  /dev/sda2        12584960    54527999    20971520   83  Linux
  /dev/sda3        54528000    62916607     4194304   82  Linux swap / Solaris
  /dev/sda4        62916608    83886079    10484736    5  Extended
  /dev/sda5        62918656    83886079    10483712   83  Linux
  
  

1.1.4：硬盘的接口

硬盘按照数据接口不同，分为以下几种（接口速率不是实际硬盘数据传输的速度）

• ATA（IDE（并口））：现在已经很少见到，逐渐被SATA所取代
• SATA（串口）：全称是Serial ATA，抗干扰性强，支持热插热拔等功能，速度快，纠错能力强。
• SCSI：全称是 Small Computer System Interface（小型机系统接口），SCSI硬盘广为工作站级个人电脑以及服务器所使用的，资料传输时CPU占用率较低，转速快，支持热插热拔等
• SAS（Serial Attached SCSI）：是新一代的SCSI技术，和SATA硬盘相同，都是采取序列式技术以获得更高的传输速度，可达到6Gb/s

1.2：MBR与磁盘分区表示

1.2.1：MBR

• MBR是主引导记录（Master Boot Record），位于硬盘第一个物理扇区处（引导扇区）
• MBR中包含硬盘的主引导程序和硬盘分区表。分区表有4个分区记录区，每个分区记录区占16个字节
• MBR最多四个分区，可创建逻辑分区

1.2.2磁盘分区的表示

常见的硬盘可以划分为主分区，扩展分区和逻辑分区，通常情况下主分区只有四个，而扩展分区可以看成是一个特殊的主分区类型，在扩展分区中可以建立逻辑分区。

主分区一般用来安装操作系统，扩展分区则多用来存储文件数据（不能直接存储数据，存储在逻辑分区上）。

• Linux中将硬盘，分区等设备均表示为文件
• 硬盘：对于IDE接口的硬盘设备，表示为“hdX”形式的文件名。而对于SCSI接口的硬盘设备，则表示为“sdX”形式的文件名。其中"X"可以为a，b，c，d等字母序号。例如：将系统中的第一个IDE设备（硬盘）表示为“hda”，将第二个SCSI设备表示为“sdb”
• 分区：表示分区时，以硬盘设备的文件名作为基础，然后在后面添加该分区（主分区，扩展分区，逻辑分区）对应的数字序号即可。例如：第一个IDE硬盘中的第一个分区表示为"hda1"，第二个分区表示为"hda2"。第二个SCSI硬盘中的第三个分区表示为"sdb3"，第五个分区表示为"sdb5"
• PS：硬盘中的主分区数目只有4个
• 因此主分区和扩展分区的序号也就限制在1-4
• 扩展分区再分为逻辑分区
• 逻辑分区的序号将始终从5开始

1.2.3：Linux系统中使用的文件系统类型

文件系统（File System）类型决定了向分区中存放，读取文件数据的方式和效率，在对分区进行格式化的时候需要选择所用的文件系统类型

在Windows操作系统中，经常使用的文件系统类型包括FAT32 , NTFS等格式

Linux系统中，主要使用以下几种格式

• EXT4文件系统：

  1.存放文件和目录数据的分区

  2.高性能的日志型文件系统

  3.CentOS 6系统中默认使用的文件系统

• SWAP，交换文件系统

  1.为Linux系统建立的交换分区

  2.交换分区相当于虚拟内存，能够在一定程度上缓解物理内存不足的问题

  3.一般建议将交换分区的大小设置为物理内存的1.5-2倍。

• Linux支持的其它文件系统类型

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