8磁盘知识和历史

Posted 2020-10-29

磁盘管理相关知识

虽然磁盘只能归类到I/O设备，但是他也是非常重要的一个知识来的。
机械式设备
外部存储设备：
比如：U盘，光盘，软盘，硬盘，磁带

硬盘知识：
磁盘的结构：
扇区与磁道
多个盘面，双面可存储，磁头悬浮在盘面，没有接触
这么多同心圆，官方术语叫做磁道

短短时间，硬盘空间发生巨大的变化，但是速度却没有发生巨大变化
存储东西，在每一个盘面上存储，并且是在同一个磁道中存储

如果不分区，整个硬盘是一个文件系统，分区了，每个分区就可以是一个文件系统
分区是逻辑边界
分区：Partition
可以创建多个文件系统

MBR

磁盘有一个叫做MBR的东西：
主引导记录（512个字节，操作系统无法识别的，是属于磁盘的空间来的）
MBR分为三段
446Byte：
BootLoader，程序，引导加载器
64Byte：
每16个字节标识一个分区，只能划分四个主分区（Windows的多个分区不是一回事），所以我们Linux只能划分4个主分区
2byte：
标记MBR是否有效
所以说系统装好了，但是MBR坏了的话，系统也是无法启动的

开机流程：

（Bios-选择启动项_如果前面有光盘，没有的话,下一个启动项）--到了硬盘----读取硬盘的MBR---将446载入内存--BIOS控制退出----读取分区表----查找对应系统的内核---将内核读取到内存中去----内核启动自身---开机成功

所以有时候系统装好了就是启动不了系统，就可能是MBR出错了
比如你之前的MBR指向的是一个Linux系统的，你重装了window系统就不能直接使用，必须MBR重新指向

扩展分区
我们拿一个主分区，指向磁盘的另外的位置，这样就可以把没有使用的磁盘重新规划，我们把这个可以创建指针的分区叫做扩展分区（所以说扩展分区是算入主分区允许最大数量之内的）
扩展分区里面存的是一个指针
所以我们划分多个分区，有一定的限制
我们在硬盘分区中，扩展分区只能用一个，而主分区+扩展分区<=4

我们在存储的时候，是按照柱面的存储，划分分区，也是按柱面来存储的

数据存储按柱面存储，划分分区也是按柱面分区的
寻道时间，所以磁头是会走动的，不是不会动（这就可能会形成了读写延迟（来源于磁盘挪过去，数据转过来））
所以7200转和5400转（所以一般转速越快，一般数据读写越快，因为错过了一个数据，转速快的话，再次读到的时间会越短）。分钟来计数的。
所以硬盘里面是真空的，避免灰尘的，如果有灰尘，在真实空气中也会烧起来的。
所以磁盘转速越快，寻道速度越快，但是发热量也会更大。

磁盘是固定角速度的，所以靠外的，读取到的数据更多
c盘存在磁盘外道，读取速度快，所以说平时有没有发现我们的D盘访问速度会比F盘会快一点。

硬盘逻辑结构（如何寻址）

文件系统是一个管理软件
对于整个磁盘来讲，存储的就是01代码而已
所以我们一定要给里面的数据给定逻辑的边界，怎么去找文件...之类的

类似图书馆
先分类，编号，建立索引 找书的时候找索引（编目）（分类 名称）
而我们实际中的硬盘也是这样的
我们找书的编目就是元数据（他不属于实际数据，就像索引并不是书，但是它也需要在硬盘有存储空间，也是很重要的一段数据），而实际数据存储又是一个空间（分成了多个磁盘块）

我们硬盘怎么知道哪些磁盘块是空闲的，哪些在使用的
我们元数据里面有一个区域，我们叫做块位图：bitmap，通过这个块位图去给我们将要存储的东西分派数据块
下图是一个目录数据（目录磁盘块）
文件名不在Inode存放，所有目录都在/，根是一个自引用的，文件名其实在目录上放的，目录是放在磁盘块的
如下图所示，目录的磁盘块

\
如下图找 /var/log/messages的物理逻辑（来回来回不断的绕绕，不断地找目录的磁盘块）
所以计算机中第一次访问较长的目录，那他访问过的话，会把它载入缓存，下次访问就快了

下图中的dentry叫做目录项：目录条目

那我们在目录中新建一个目录呢，新建一个文件呢
比如在backup下存储一个test.txt文件，并且大小为10K，假如一个磁盘块大小只有2K
通过块位图给文档分配多个磁盘块（下图4就是块位图），通过步骤4然后分配合适的磁盘块保存testtxt文件，就有了步骤五
下图的1-5是步骤，要看明白

提问：为什么删除了东西可以恢复？

因为他是将inode设置为空，但是磁盘块的数据还在那个。
所以同一个文件系统中，只是修改了目录磁盘，inode没有变，磁盘空间的数据块也是没有变的
不过下次读写的时候才会清除里面的数据，所以删了立刻恢复数据是一般可以恢复的，但是你写了数据可能就不行了
实际中，我们的硬盘也没有那么简单