Linux磁盘管理——磁盘结构

Posted 2020-11-11 kelamoyujuzhen

硬件设备在Linux中文件名

如今IDE 磁盘几乎被淘汰，市面上最常见的磁盘就是SATA和SAS。个人计算机主要是SATA。很多Linux发行版下都将IDE磁盘文件名也都被仿真成 /dev/sd[a-p] ，所以不用太担心磁盘设备文件名的问题。此外， 如果你的机器使用的是跟ISP申请的云端主机，比如阿里云主机，很大程度上是虚拟机。虚拟机磁盘文件名为磁盘文件名为 /dev/vd[a-p] 

例题：现有两个SATA磁盘以及一个USB磁盘，主板上面有六个SATA的插槽。两个SATA磁盘分别插在主板上的SATA1, SATA5插槽上， 请问这三个磁盘在Linux中的设备文件名为何？
答：由于是使用侦测到的顺序来决定设备文件名，并非与实际插槽代号有关，因此设备的文件名如下：

SATA1插槽上的文件名：/dev/sda
SATA5插槽上的文件名：/dev/sdb
USB磁盘（开机完成后才被系统捉到）：/dev/sdc

磁盘分区

一张磁盘并不是拿过来直接用，需要先分区。磁盘本身有很多属于，sector，cylinder，partion等。我们说cylinder通常是文件系统的最小单位，也就是分区的最小单位。为什么说“通常”呢？因为近来有 GPT 这个可达到 64bit 纪录功能的分区表， 现在我们甚至可以使用扇区 （sector） 号码来作为分区单位。MBR和GPT是目前主流的两种分区方式。

MBR

MBR结构

MBR（Master Boot Record, 主引导记录）。早期的 Linux 系统为了相容于 Windows 的磁盘，以支持 Windows 的MBR的方式来处理boot loader与partion table。boot loader与partion table都放在磁盘的第一个扇区，具体分布如下

partion table仅有64 Bytes容量，primary partion + extend partion最多4个分区，每个分区记录起始cylinder number

extend partion下面可以在划分logic partion，这样总的分区数量就可以＞4。当logic partion也不是无限的，上限受OS控制。

primary partion + extend partion最多4个分区，这是磁盘的限制。

extend partion最对一个，这是OS的限制。

primary partion 、logic partion可以格式化，extend partion不可以格式化

MBR缺陷

操作系统无法抓取到 2.2T 以上的磁盘容量！

MBR 仅有一个sector，若被破坏后，经常无法或很难救援。

MBR 内的存放开机管理程序的区块仅 446Bytes，无法容纳较多的程序代码。

GPT

GPT结构

GPT为了处理大硬盘，使用LBA编址。原来MBR占用的第一个sector现在是LBA0。GPT 使用了 34 个 LBA 区块来纪录分区信息！同时与过去 MBR 仅有一的区块，被干掉就死光光的情况不同， GPT 除了前面 34 个LBA 之外，整个磁盘的最后 33 个 LBA 也拿来作为另一个备份。具体就够如下

LBA0 （MBR 相容区块）

与MBR模式相近，前446B还是boot loader，后64B换成一个特殊标记，用于表面此磁盘是GPT格式。

LBA1 （GPT 表头纪录）

纪录分区表本身的位置与大小，备份 GPT 分区 放置的位置， 以及校验码

LBA2-33 （实际纪录分区信息处）

从 LBA2 区块开始，每个 LBA 都可以纪录 4 笔分区纪录，所以在默认的情况下，总共可以有 4^32 = 128 笔分区纪录

MBR优点

GPT 分区没有所谓的primary、extend、logic partion的概念，每个分区都可以视为主分区，都可以格式化。
新版的 Linux 大多支持 GPT 分区表

MBR缺点

在磁盘管理工具上面， fdisk 并不支持 GPT ！要使用 GPT 的话，可以使用 gdisk 或 parted。

boot loader方面， grub 第一版并不认识 GPT 喔！得要 grub2 以后才会认识

并不是所有的操作系统都可以读取到 GPT 的磁盘分区，能否读取 GPT 格式又与开机的检测程序（Bios 或 UEFI）有关

不是所有的硬件都可以支持 GPT 格式