Linux主机规划与磁盘分区

Posted 2020-08-06 大象踢足球

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Linux主机规划与磁盘分区相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

各硬件设备在Linux中的文件名

　　在Linux系统当中，几乎所有的硬件设备文件都在/dev这个目录内。

　　各硬件设备在Linux中的文件名：

设备	设备在Linux中的文件名
IDE接口的硬盘	/dev/hd[a-d]
SCS/SATA/USB硬盘	/dev/sd[a-p]
U盘	/dev/sd[a-p] （跟SATA相同）
打印机	25针：/dev/lp[0-2] USB：/dev/usb/lp[0-15]
当前鼠标	/dev/mouse
当前CD ROM/DVD ROM	/dev/cdrom

磁盘分区

　　早期磁盘第一个扇区里面含有的重要信息我们称为MBR （Master Boot Record）格式，但是由于近年来磁盘的容量不断扩大，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）

1.磁盘的组成

　　磁盘的组成：盘片、机械手臂、磁头、主轴马达。盘片上又可以细分出扇区和柱面两种单位，其中扇区每个为512bytes那么大。

　　每块磁盘的第一个扇区特别重要，因为它记录了整块磁盘的两个重要信息：

主引导分区(Master Boot Record MBR)：可以安装引导加载程序的地方，有446 bytes
分区表(partition table)：记录整块硬盘分区的状态，有64bytes

　　MBR是很重要的，因为系统在开机的时候会主动去读取这个区块的内容，这样系统才会知道你的程序放在哪里且该如何进行开机。如果你要安装多重引导的系统 MBR这个区块的管理就非常重要了。

2.磁盘分区表(partition table)

　　柱面是文件系统的最小单位，也就是分区的最小单位。我们就是利用参考柱面号码的方式来处理，在分区表所在的64bytes容量中，总共分为四组记录区，每组记录区记录了该区段的起始与结束的柱面号码。

　　假设上面的硬盘设备文件名是是/dev/hda时，那么这四个分区在Linux系统中的设备文件名如下所示：

P1：/dev/hda1
P2：/dev/hda2
P3：/dev/hda3
P4：/dev/hda4

　　当系统要写入磁盘时，一定会参考磁盘分区表，才能针对某个分区进行数据的处理。由于分区表的容量限制，最多只能容纳四个分区。这四个分区被称为主(Primary)或者扩展(Extended)分区。根据上面的图示和说明，可以得到以下几个重点信息。

其实所谓的”分区”只是针对那个64bytes的分区表进行设置而已。
硬盘默认的分区表仅能写入四组分区信息。
这四组分区信息我们称为主(Primary)和扩展(Extended)分区。
分区的最小单位为柱面(cylinder)。

　　虽然分区表只能记录四个分区，但是不代表我们最多只能分区四个。既然第一个扇区所在的分区表只能记录四个数据，那可以利用额外的扇区来记录更多的分区信息。

　　扩展分区的目的是使用额外的扇区来记录分区信息，扩展分区本身并不能被拿来格式化。但是我们可以通过扩展分区所指向的那个区块继续做分区记录。

　　由扩展分区继续切出来的分区称为逻辑分区(logical partition)。由于逻辑分区是由扩展分区继续分区出来的，所以它可以使用的柱面范围就是扩展分区所设定的范围。
　　需要注意的时，不管分区表的4个记录用不用完，文件中1-4始终都是保留着呢。即使只用了一个主分区，扩展分区也是从5开始。

　　请注意以下信息：

主分区与扩展分区最多可以有四个(硬盘的限制)。
扩展分区最多只能有一个(操作系统的限制)。
逻辑分区是由扩展分区持续切割出来的分区。
能够被格式化后作为数据访问的分区为主分区和逻辑分区。扩展分区无法格式化。
逻辑分区的数量依操作系统不同而不同。在Linux系统中，SATA硬盘最多有11个逻辑分区(5号到15号)
如果扩展分区被破坏，所有逻辑分区都将会被删除。因为逻辑分区的信息都记录在扩展分区里面。

　　如果一个硬盘的第一个扇区(就是MBR与partition table所在的扇区)物理坏掉了，那这个硬盘大概就没有用了。

3.开机流程

CMOS：记录各个硬件参数并且嵌入在主板上面的储存器。
Bios：一个写入到主板上的程序，BIOS是开机的时候计算机会主动执行的第一个程序。　　

　　接着BIOS会分析计算机里面有哪些储存设备，并且到硬盘里面去读取第一个扇区的MBR位置。 MBR这个仅有446bytes的硬盘容量里面会放置最基本的引导加载程序。接着MBR 识别硬盘内的文件系统格式，引导加载内核文件，进入操作系统。

开机流程：

BIOS：开机主动执行的韧体，会认识第一个可开机的设备。
MBR：第一个可开机设备的第一个扇区内的主引导分区块，内包含引导加载程序。
引导加载程序(Boot loader)：一支可读取内核文件来执行的软件。
内核文件：开始操作系统的功能。

4.主引导分区（MBR）　　

　　引导加载程序(Boot loader)是操作系统安装在MBR上面的一套软件，这个程序小而完美。这个boot loader的主要任务有下面这些项目：

提供菜单：用户可以选择不同的开机选项，这也是多重引导的重要功能。
载入内核文件：直接指向可开机的程序区段来开始操作系统。
转交其他loader：将引导加载功能转交给其他loader负责。(多系统)

　　引导加载程序除了可以安装在MBR之外，还可以安装在每个分区的引导扇区（多系统）。　　

　　上图中，MBR的引导加载程序提供两个菜单M1和M2，M1可以直接加载Windows的内核文件来开机，M2则是将引导加载程序工作交给第二个分区的启动扇区，当用户在开机时选择M2的时候，整个引导加载工作就交给第二分区的引导加载程序了。而M2内只有一个开机菜单，即直接加载Linux的内核来开机。这就是多重引导的工作情况。

主引导分区（MBR）总结：

每个分区都拥有自己的启动扇区(boot sector)
实际可开机的内核文件是放置到各分区内的
loader只会认识自己的系统分区内的可开机内核文件，以及其他loader而已
loader可以直接指向或是间接将管理权转交给另一个管理程序。

ps：windows安装程序会主动覆盖掉MBR以及自己所在分区的启动扇区，所以如果安装双系统，最好先安装windows再安装linux。

5.GPT分区表系统

而在分区数量上，GPT会为每一个分区分配一个全局唯一的标识符，理论上GPT支持无限个磁盘分区，不过在Windows系统上由于系统的限制，最多只能支持128个磁盘分区，基本可以满足所有用户的存储需求。在每一个分区上，这个标识符是一个随机生成的字符串，可以保证为地球上的每一个GPT分区都分配完全唯一的标识符。

装机、做系统必备：秒懂MBR和GPT分区表

而在安全性方面，GPT分区表也进行了全方位改进。在早期的MBR磁盘上，分区和启动信息是保存在一起的。如果这部分数据被覆盖或破坏，事情就麻烦了。相对的，GPT在整个磁盘上保存多个这部分信息的副本，因此它更为健壮，并可以恢复被破坏的这部分信息。GPT还为这些信息保存了循环冗余校验码（CRC）以保证其完整和正确——如果数据被破坏，GPT会发觉这些破坏，并从磁盘上的其他地方进行恢复。