19磁盘管理—磁盘结构详解

Posted 2020-08-07

目录

磁盘的作用

• 磁盘的结构

  • 硬盘接口

  • 常见硬盘外形

  • 硬盘内部结构

  • 硬盘盘面结构

• 磁盘如何分区

• 物理设备的命名规则

• 文件系统

• 文件系统类型

• 文件系统与数据资料

• 硬盘在服务器的操作流程

磁盘的作用

因为计算机中有了硬盘设备才使得我们游戏通关过后可以保存记录而不是再重新开始，由于计算机数据是核心，在工作中，网站的访问速度和服务器运行的状态和磁盘性能更是离不开

磁盘的结构

硬盘接口

设备类型常见为三种：

并行：IDE ：133MB/s SCSI ：640MB/s 
串口：SATA ：6Gbps SAS ：6Gbps USB ：480MB/s 
rpm: rotations per minute

常见硬盘外形

在硬盘的表面一般都会标注硬盘的相关信息，例如，磁盘容量，序列号，生产日期，生产地等

硬盘内部结构

盘片固定在旋转轴上， 马达带动轴进行旋转，机械臂上装有磁头，磁头悬浮在盘面上，用来读写盘片上的数据，机械臂可以伸缩来进行寻道。

硬盘盘面结构

每个盘片被换分成N个同心圆，称之为磁道，是真正用来存取数据的地方，至于磁道上能存储多少数据，取决于现代技术的工艺

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现在的硬盘都是双面读写的，所谓双面是一个盘片的上下面均可读写，每个盘面上相同位置都会有一个相同的编号，所有相同编号的磁道称之为柱面，磁道上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区

磁盘如何分区

根据硬盘的内部结构，所有的磁头是同时运动的，如果要读取一个文件数据的时候，只在一个盘面上进行操作要比同时在其他所有盘面上操作要花费的时间很长，另外根据物理运动原理，外侧磁道德读写速度要比内侧磁道的速度快很多，

物理设备的命名规则

硬盘设备则是由大量的“扇区”组成的，其中第一个扇区保存着主引导记录与分区表信息。单个扇区容量为512bytes组成，主引导记录需要占用446bytes，分区表的为64bytes，结束符占用2bytes，而其中每记录一个分区信息需要16bytes，那么问题来了，好像只能记录4个分区信息？

所以运维人员一般会选择用3个主分区加1个扩展分区的方法，扩展分区中能够创建无限个逻辑分区，这样我们就可以用逻辑分区来满足多分区的需求了，当然这里大家只需明白为什么主分区不能超过4个。

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Linux系统中一切都是文件，那么硬件也不外乎。既然是文件就必须有名称啦，系统内核的设备管理器(Udev)会自动将硬件名称规范起来，让我们可以通过设备名称猜出设备大致的属性以及分区信息等，Udev会一直以守护进程的形式运行并侦听来自内核发出的uevent来管理/dev目录下的设备文件。

Udev会根据内核发出的uevent来动态添加或删除/dev目录中的设备文件，命名流程如下：

常见的硬件命名如下：

硬件设备 文件名称

IDE设备 /dev/hd[a-d] 
SCSI/SATA/U盘 /dev/sd[a-p] 
软驱 /dev/fd[0-1] 
打印机 /dev/lp[0-15] 
光驱 /dev/cdrom 
鼠标 /dev/mouse 
磁带机 /dev/st0或/dev/ht0(IDE设备)

因为现在的IDE设备已经很少见啦，所以一般硬盘设备都会是以“/dev/sd”开头的，而一台主机上可以有多块硬盘，系统便会用a-p来代表16块不同的硬盘（默认从a开始分配）且分区编号也很有讲究。

主分区编号从1开始至4结束，按顺序（也可指定分配数字）。 
逻辑分区从编号5开始按顺序（也可指定分配数字）。

1.首先/dev目录下的都是硬件。 
2.其次sd开头的是存储设备。 
3.然后a代表第一个被识别到的设备。 
4.最后5代表它是逻辑分区。

简单来讲:“这是第一块硬盘设备中编号为5的逻辑分区”，物理中的存储会是这样的：

文件系统

文件系统是操作系统用于明确存储设备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。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。

文件系统类型

Linux 文件系统:  ：ext2(Extended file system), ext3,ext4, xfs （SGI ）, btrfs （Oracle ）, reiserfs,jfs（ AIX ）, swap
光盘：iso9660
Windows ：fat32, ntfs
Unix: FFS （fast ）, UFS （unix ）, JFS2
网络文件系统：NFS, CIFS
集群文件系统：GFS2, OCFS2 （oracle） ）
分布式文件系统：ceph, moosefs, mogilefs, glusterfs,Lustre
RAW ：未经处理或者未经格式化产生的文件系统

文件系统与数据资料

文件管理系统的作用是将硬盘合理的规划，使得用户能够在上面正常建立文件、写入，读取，修改，转存文件与控制文件，而在Linux系统中支持超过数十种文件管理系统可供选择，常见的如下：

Ext3是一款日志文件系统能够在异常停机中避免文件系统资料不一致的情况，自动修复数据的不一致与错误，然而一般重整文件系统相当耗费时间（尤其容量大的硬盘），当然也不能保证100%资料不流失。它将会将整个磁盘的写入动作预先记录下来（每个细节），所以在异常停机后可以回溯追踪到被中断的部分。(Ext3 目前只支持 32,000 个子目录)

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Ext4可以成为Ext3的后继版本，作为RHEL6系统的默认文件管理系统，其支持更大的文件系统到1EB（1EB=1,073,741,824GB且能够有无限多的子目录），另外Ext4文件系统能够批量分配block块并作”Extents”极大的提高了读写效率。

硬盘在服务器的操作流程

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