linux 檔案系統管理三部曲之一：磁盤磁區-有解無憂

硬碟和主板的連接的地方：叫介面，硬碟的介面型別:

iops：i/o per second：每秒的讀寫次數，

IDE(ata)：并口（資料并行傳輸），理論最大傳輸 133MB/S；iops：100次
SCSI：并口，Ultrascsi320：320MB/s；Ultrascsi640：640MB/s；iops：150-200次
SATA：串口（不能并行傳輸），768MB/s；iops：100次
SAS：串口，768MB/s；iops：150-200次
USB：串口，480MB/s
上述介面的固態硬碟：iops：400次
pci-e介面的固態硬碟：iops：10萬次

桌面用的固態硬碟的介面一般是SATA的，

并口：同一個線纜可以接多塊設備

IDE：2個，主硬碟，從硬碟
SCSI：
- 寬帶：16-1個
- 窄帶：8-1個

串口：只能接一個，

硬碟種類：機械硬碟，固態硬碟

機械硬碟：由很多盤片組成，盤片上有很多同心圓中心有一個同心軸（叫主軸），每個盤片的正反面都有一個磁頭，就像留聲機，有一個手臂（arm），支撐所有磁頭，

硬碟結構圖片請參考：硬碟的物理結構和作業原理
- track：磁道
- sector：扇區，512bytes
- cylinder：柱面：圓柱體的外表面（除去上下2個圓面）
  
  磁區劃分是以柱面為單位的，
- 平均尋道時間：硬碟的同心軸旋轉的速度，越快IO越好，
  
  5400轉/分，7200轉/分，10000轉/分，15000轉/分
- 最外層的磁道，同一段時間內轉過的長度最大，所以IO最快，所以把C盤劃分到外層，所以windows的作業系統都裝在C盤上，

Linux的哲學思想：一切皆檔案

設備型別：

block（塊）：隨機訪問，資料交換單位是block
character（字符）：線性訪問，資料交換單位是character

設備檔案：

關聯到設備的驅動程式；設備的訪問入口，
設備檔案是作為程式的引數，就相當于執行對應的設備驅動程式，
設備檔案的特點是沒有檔案大小，只有設備號，

設備號：

major：主設備號：區分設備的型別（滑鼠還是鍵盤），用于標明所需要的驅動程式，
minor：次設備號：區分同種型別下的不同設備（有2個顯示幕，區分是哪個顯示幕），是特定設備的訪問入口，

創建設備檔案命令：mknod：make block or character special files

語法：mknod [OPTION]... NAME TYPE [MAJOR MINOR]
- NAME：設備檔案名字
- TYPE：設備型別，是block還是character
- 不指定設備號，會自動分配，
選項：-m：指定設備檔案的權限，

# mknod testdev c 111 1
# ll testdev
crw-r--r--. 1 root root 111, 1 Dec 25 18:42 testdev
# mknod -m 664 testdev1 c 111 1
# ll testdev1
crw-rw-r--. 1 root root 111, 1 Dec 25 18:42 testdev1

設備檔案的名字不是隨便的，是有標準的，由ICANN制定，

操縱系統給硬碟的設備檔案的命名規則：

IDE介面的硬碟：/dev/hd
SCSI,SATA,USB,SAS介面的硬碟：/dev/sd
由于同一種類的介面的硬碟可能存在多個，所以后面加字母a-z，例如hda，hdb；sda，sdb等，

# ll /dev/sda*
brw-rw----. 1 root disk 8, 0 Dec 25 10:10 /dev/sda
brw-rw----. 1 root disk 8, 1 Dec 25 10:10 /dev/sda1
brw-rw----. 1 root disk 8, 2 Dec 25 10:10 /dev/sda2

設備的參考問題：

比如主板上插了2個串口的SCSI硬碟，2個USB
第一次作業系統啟動后，把SCSI的2個盤識別為sda，sdb；把2個USB識別為sdc，sdd，
下次作業系統啟動后，有可能就倒過來了，所以不好識別，

所以有了下面的設備參考方式：

設備檔案的名字：作業系統啟動時，識別到了設備，然后給了個名字
卷標（Filesystem label）：
UUID：隨機的128bit的數字：在給磁區格式化(安裝檔案系統）的時候，生成的亂數字，

硬碟磁區概念

硬碟的空間很大，為了更細致的使用它，要給它劃分成獨立的區域，叫磁區，如何識別磁區呢？使用/dev/sda#，/dev/hda#，

#：為數字，可能是1位的數字，也可能是2位的數字，

注意：centos5根據硬碟介面的型別，把IDE的命名位hd，把SCSI等的命名位sd，但是centos6和7，不管是什么介面的硬碟，一律用sd[a-z]來命名了，

硬碟磁區型別：

MBR：Master boot record：主引導記錄（扇區）

在0號track（磁道），0號sector（扇區）里，有512bytes

這512bytes分為3部分：
- 前446bytes：bootloader程式，引導作業系統啟動的程式，
- 接下來的64bytes：磁區表（fat），用16個位元組標識一個硬碟的可使用區域，所以一共只能有4個磁區（硬碟的可使用區域），
  - 如果想要超過4個磁區怎么辦？
    
    讓某一個磁區，不直接指定硬碟空間的具體可使用區域，而是指向硬碟的一個小地方，這個地方又放了一張磁區表（fat），這個磁區表的大小可以隨意指定，所以這個磁區表里就可以放n多的磁區的索引，再由此索引，指定具體的磁區（硬碟的可使用區域），
    
    所以就可以有了：
    - 3主磁區，1個擴展磁區，擴展磁區里再分n個邏輯磁區，
    - 主磁區和擴展磁區的數字，是從1-4的；邏輯磁區是從5開始，即使主磁區+擴展磁區還沒到4，邏輯磁區也是從5開始，
- 最后2個bytes：MBR區域是否有效的標識，如果是55AA（16進制），則說明有效，否則，說明無效，
GPT：未調查

磁區管理命令：`fdisk`

查看硬碟里的磁區情況：fdisk -l [-u][device...]

不指定設備檔案的話，就顯示所有硬碟的磁區情況，

指定設備檔案的話，就顯示指定硬碟的磁區情況，

# fdisk -l

Disk /dev/sda: 64.4 GB, 64424509440 bytes, 125829120 sectors（扇區）
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes（每個扇區是512bytes）
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes（扇區的邏輯/物理size都是512bytes）
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes（IO大小512bytes）
Disk label type: dos（dos代表是MBR的磁區型別）
Disk identifier: 0x000bc639（磁盤的UUID，16位的數字）

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *        2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sda2         2099200   125829119    61864960   8e  Linux LVM

# fdisk -l /dev/sda

Disk /dev/sda: 64.4 GB, 64424509440 bytes, 125829120 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x000bc639

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *        2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sda2         2099200   125829119    61864960   8e  Linux LVM

【Start End】：centos6是從哪個柱面開始到哪個柱面結束；centos7是從哪個扇區開始到哪個扇區結束，
【Boot】：下的*，代表linux系統裝在這個磁區里，
【block】：代表這個磁區里有多少個block
【Id】：16進制的數字，代表磁區的種類
- 83：一般linux磁區
- 5：擴展磁區（Extended）
- 82：交換磁區（Linux swap）
【system】：Id的說明，

管理磁區：fdisk device

fdisk提供一個互動式介面來管理磁區，進入互動式以后，在里面可以使用很多子命令，

所有操作的結果都是暫時保存在記憶體中，還沒有寫入到磁盤，直到使用了w命令后，才會把操作反應到磁盤，也就是操作才生效，這個命令非常危險，

Command action
   a   toggle a bootable flag
   b   edit bsd disklabel
   c   toggle the dos compatibility flag
   d   delete a partition（洗掉磁區）
   g   create a new empty GPT partition table
   G   create an IRIX (SGI) partition table
   l   list known partition types（顯示磁盤種類，也就是上面用fdisk -l命令的指向結果里的Id）
   m   print this menu（獲取幫助）
   n   add a new partition（添加新的磁區）
   o   create a new empty DOS partition table
   p   print the partition table（顯示現有的磁區資訊） 
   q   quit without saving changes（不保存，直接退出）
   s   create a new empty Sun disklabel
   t   change a partition's system id（修改磁區的Id，也就是修改檔案系統的種類）
   u   change display/entry units
   v   verify the partition table
   w   write table to disk and exit（保存并退出）
   x   extra functionality (experts only)

在虛擬機里添加一個硬碟，然后給這個硬碟磁區，

下圖是在虛擬機上新添加的硬碟，大小是1GB，

添加硬碟前：

# ll /dev/sda*
brw-rw----. 1 root disk 8, 0 Dec 25 10:10 /dev/sda
brw-rw----. 1 root disk 8, 1 Dec 25 10:10 /dev/sda1
brw-rw----. 1 root disk 8, 2 Dec 25 10:10 /dev/sda2

添加硬碟后：發現多了一個/dev/sdb，所以新添加的硬碟被作業系統識別到了，

# ll /dev/sd*
brw-rw----. 1 root disk 8,  0 Dec 26 13:26 /dev/sda
brw-rw----. 1 root disk 8,  1 Dec 26 13:26 /dev/sda1
brw-rw----. 1 root disk 8,  2 Dec 26 13:26 /dev/sda2
brw-rw----. 1 root disk 8, 16 Dec 26 13:28 /dev/sdb

查看一下新硬碟的情況：

發現硬碟大小是：1073MB，和添加的1GB大小符合；硬碟磁區型別是MBR

# fdisk /dev/sdb
Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).

Command (m for help): p

Disk /dev/sdb: 1073 MB, 1073741824 bytes, 2097152 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x0e2a2184

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System

創建一個主磁區：

Command (m for help): n
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): p（問你是創建主磁區p，還是擴展磁區e）
Partition number (1-4, default 1): 1（因為上面選的是主磁區，所以問你主磁區的磁區號）
First sector (2048-2097151, default 2048): 2048（正在創建的這個磁區，從哪個扇區開始創建）
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-2097151, default 2097151): +200M（創建多大的磁區）
Partition 1 of type Linux and of size 200 MiB is set（告訴你一個200M的磁區創建成功了）

Command (m for help): p

Disk /dev/sdb: 1073 MB, 1073741824 bytes, 2097152 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x87b57c10

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048      411647      204800   83  Linux
Command (m for help): w（保存!)
The partition table has been altered!

Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.

上面創建了一個/dev/sdb1磁區，

查看剛創建的磁區是否被作業系統識別了：查看檔案/proc/partitions，發現/dev/sdb1已經在里面了，就說明了作業系統已經識別了剛創建的磁區了，

# cat /proc/partitions
major minor  #blocks  name

   8        0   62914560 sda
   8        1    1048576 sda1
   8        2   61864960 sda2
   8       16    1048576 sdb
   8       17     204800 sdb1
  11        0    1048575 sr0
 253        0   38834176 dm-0
 253        1    4063232 dm-1
 253        2   18960384 dm-2

上面創建磁區的操作是在centos7里做的，所以作業系統才能馬上就識別到剛創建的磁區/dev/sdb1，但是如果是centos5或者6，就不能馬上識別出剛創建出來的磁區，需要用下面的命令，告訴作業系統我剛創建了一個磁區，請識別它，謝謝，下面的命令一般執行第一次時，不會成功，再執行一次就好了，

centos5：partprobe [device]
centos6/7：partx，kpartx

partx -a [device]

kpartx -af [device]

如果磁盤空間滿了,系統就無法作業了

所以，在劃分資料區的時候，最好預留一塊區域，當滿了的時候，管理員可以啟動這塊預留區域，然后作業系統就能作業了，

# c/c++ 學習互助QQ群：877684253 ![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1414315/201811/1414315-20181106214320230-961379709.jpg) # 本人微信：xiaoshitou5854

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