liunx磁盘存储

Posted 2021-12-11

设备文件

在linux中一切皆文件，在linux之上所有的操作都是通过文件来实现的，每一个设备都有一个文件作为他的访问入口，此文件我们称为设备文件。
设备也分为：
  块设备：block 单位为 “块” 磁盘
  字符设备： char 单位为 “字符” 键盘 设备号码：用来标识设备。每一个设备都有不同的设备号
  主设备号：major numbar，标识设备类型
  次设备号：minor numbar，设备同一类型下不同的设备。

设备接口类型

并行：
  IDE: 133MB/s
  SCSI：640MB/s
串行：
  SATA :6Gbps
  SAS ：6Gbps
  USB : 480MB/s

机械硬盘和固态硬盘

• 机械硬盘（HDD）
    即传统的硬盘，构造一般由，盘片，轴，马达，机械臂，磁头组成。
• 固态硬盘（SSD）
    用固态电子存储芯片组成的硬盘，使用方法和普通的硬盘相同。
  相较于HDD，SSD在防震抗摔、传输速率、功耗、重量、噪音上有明显优势，SSD传输速率性能是HDD的2倍
  相较于SSD，HDD在价格、容量占有绝对优势
  硬盘有价，数据无价，目前SSD不能完全取代HHD。

  设备文件

  磁盘设备的设备文件命名：/dev/DEV_FILE
  SCSI,SATA,SAS,IDE,USB:/dev/sd
  一些虚拟磁盘： /dev/vd ， /dev/xvd
  不同磁盘标识：/dev/sda/, /dev/sdb, ...
  同一设备上的不同分区：1. 2 .....
           /dev/sda1, /dev/sda5
  磁盘存储术语：
    head ：磁头
    track：磁道
    cylinder ：柱面
    sector ：扇区 ， 512baytes（字节）

  机械磁盘结构

  

  固态磁盘和机械磁盘对比

  

硬盘存储术语

区位记录磁盘扇区结构

ZBR(Zoned Bit Recording)

• CHS
  采用24bit位寻址
  其中前10位表示cylinder，中间8位表示head，后6位表示sector
  最大寻址空间8GB

• LBA
  LBA是一个整数，通过转换成CHS格式完成磁盘具体寻址
  ATA-1规范中定义了28位寻址模式，以每扇区512位组来计算，ATA-1所定义的28位LBA上限达到128 GiB。2002年ATA-6规范采用48位LBA，同样以每扇区512位组计算容量上限可达128 Petabytes

  由于CHS寻址方式的寻址空间在大概8GB以内，所以在磁盘容量小于大概8GB时，可以使用CHS寻址方式或是LBA寻址方式；在磁盘容量大于大概8GB时，则只能使用LBA寻址方式

分区

两种分区方式： MBR , GPT .
MBR：1982年，使用32位表示扇区数，最大不超过2T
如何分区：按柱面
0磁道0扇区：512bytes
    446bytes: boot loader
    64bytes：分区表，其中每16bytes标识一个分区
    2bytes: 55AA
MBR分区中一块硬盘最多有4个主分区，也可以3个主分区加1个扩展分区。

MBR分区结构

硬盘主引导记录MBR由4个部分组成
主引导程序（偏移地址0000H--0088H），它负责从活动分区中装载，并运行系统引导程序
出错信息数据区，偏移地址0089H--00E1H为出错信息，00E2H--01BDH全为0字节
分区表（DPT,Disk Partition Table）含4个分区项，偏移地址01BEH--01FDH,
每个分区表项长16个字节，共64字节为分区项1、分区2分区项3、分区项4
结束标志字，偏移地址01FE--01FF的2个字节值为结束标志55AA

MBR结构

MBR中DPT结构

GPT 分区

• GPT：支持128个分区 ，使用64位，支持8Z 64Z 容量
• 使用128位UUID 表示磁盘和分区GPT分区表，自动备份在头尾两份，并有crc校验位
• UEFI: 硬件支持GPT ,使操作系统启动
  

Bios+MBR与UEFI+GPT

管理分区

• 列出块设备 ：lsblk
• 创建分区使用：
    fdisk ：创建MBR分区
    gdisk ：创建GPT分区
    parted： 高级分区操作
  重新设置内存中的内核分区表版本
    partprobe

  parted命令

  parted命令的操作都是实时生效的，一定要小心使用
  用法：
    parted /dev/sdb mklabel gpt|msdos   parted /dev/sdb print
    parted /dev/sdb mkpart primary 1 200（默认是M）
    parted /dev/sdb rm 1
    parted -l 列出分区信息

分区工具fdisk和gdisk

gdisk /dev/sdb 类fdisk的GPT分区工具
fdisk -l ：查看分区
fdisk /dev/sdb 管理分区
子命令：
  p ：分区列表
  t :更改分区类型
  n ：创建新分区
  d ：删除分区
  v ：效验分区
  u ：转换单位
  w :保存并退出
  q :不保存退出

同步分区表

• 查看内核是否已经识别新的分区
    cat/proc/partations
• centos6通知内核重新读取硬盘分区表
    新增分区用:
    partx -a /dev/DEVICE
    kpartx -a /dev/DEVICE
    删除分区用
    parts -d --nr M-N /dev/device
  centos5和7：使用partprobe
    partprobe /dev/device