【博客380】Linux磁盘分区与文件系统

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内容：记录磁盘分区和文件系统的概念

在linux系统中，如果需要在某个磁盘上存储数据。需按照以下流程：

1、将磁盘进行分区

2、创建文件系统

3、将文件系统挂载到目录下

磁盘分区：

磁盘分区：是指对硬盘物理介质的逻辑划分。将磁盘分成多个分区，不仅有利与对文件的管理，
而且不同的分区可以建立不同的文件系统，这样才能在不同的分区上安装不同的操作系统。

分区就是磁盘的"段落"，如果用户希望在计算机上安装多个操作系统，将需要更多的分区。
而不同的操作系统原则上才有不同的文件系统。如果几个操作系统都支持相同的文件系统，
通常为了避免在一个分区下有相同的系统目录，而将条目安装在不同的磁盘分区上。
在linux系统中，情况又有所不同，它本身又需要更多的磁盘分区，比如根分区"/"和swap分区。

磁盘分区种类：

1、主分区

2、扩展分区

3、逻辑驱动器

磁盘分区的格式化：也就是在磁盘分区上创建文件系统

格式化：对磁盘分区进行初始化的一种操作（创建文件系统）。简单的说，就是把一张空白的磁盘
划分成一个个小区域并编号，供计算机存储和读取数据使用。这种操作通常会导致现有的分区中
所有的数据被清除。所以在此之前一定要对数据进行备份。

格式化数字磁盘中建立磁道和扇区，建立好之后，计算机才可以使用磁盘来存储数据。格式的动作
通常是在磁盘的开端写入启动扇区的数据、在根目录记录磁盘卷标、为文件分配表保留一些空间，
以及检查磁盘上是否有损坏的扇区，如果有的话这些文件分配表标上损毁的记号，表示该扇区并
不用来存储数据。

每个主分区和逻辑驱动器都会被存储为一个识别文件系统的附加信息。操作系统能通过这些信息
非常容易地识别和确认应该使用哪个分区，不能识别的分区将会被忽略。

分区只是对磁盘上的磁盘空间进行了保留，还不能直接使用，在此之后分区必须要进行格式化。

文件系统：

linux系支持不同的文件系统，目前应用最广泛的就是xfs和ext4
  
磁盘是一种存储介质，分区是建立在磁盘上的一种结构，这种结构可以使一个磁盘变成看似
几个磁盘，而文件系统是建立在分区上的一种系统，这种系统通过很多固化在磁盘上的数据
来实现，文件系统的目的其关键目的是提供存储介质的耗损均衡，同时在使用文件系统的时候，
可以按文件的方式来存储数据。

磁盘内部由类似光碟的介质组成，一种磁盘有很多张这种介质，每张介质的上下两面都可以使用，
然后每张介质上面划分许多不同半径的圆，下一个圆和上一个圆之间称为一个磁道，同时在一个
磁道内，由分成很多扇区，每个扇区由512bytes构成。我们知道，要写数据就要定位到某一个
具体的位置上去，那么磁盘是如何来定位到每一个扇区上去的拉？首先磁盘并不是单独存在的，
有了磁盘这个存储介质之后，还要一个单元来使磁盘按正确的方式工作，这个单元是磁盘驱动器，
在寻址的时候，磁盘驱动器会找到，某张介质的正面还是反面，需要注意的是，所有的以张为
单元的介质统一来编排，按1、2、3、4、5、......来说明的话第一张介质的正面为1面，
反面为2面，第二张介质的正面为3面，反面为4面以此类推，定位某个面的介质成为磁头。
定位到某个磁头之后，再找到具体的某个磁道，然后再定位到磁道上的某个扇区上去。

注意：磁盘定位到某个位置的过程是：磁头*磁道*扇区

当所有东西都放在一起的时候，就需要将其按不同类别的数据来分开存放，即分类处理，
那么如何将不同的数据存放在不同的位置拉？那就是分区，了。

对磁盘而言，每个扇区的使用越频繁，变化也越快，所以必须均衡每个扇区的使用频率，
这就是文件系统的一大作用，有利必有弊，在解决一个问题的时候，通常会引发其他的问题，
所以均衡不仅仅是要文件系统要解决的问题，比如垃圾回收等，也是文件系统要解决的问题。
在使用者看来，更改的是同一个文件，看起来存放的位置是一样的，事实并非如此。
更改了一个文件之后，也许之前存放文件内容的磁盘当中的某个位置也许被抛弃了，
取而代之的是新存储位置来存放这个文件，这就是文件系统的作用。

常见文件系统：

Ext2（第二扩展文件系统）: 是 GNU/Linux 系统中标准的文件系统，其特点为存取文件的
性能极好，对于中小型的文件更显示出优势，这主要得利于其簇快取层的优良设计。其单一文件
大小与文件系统本身的容量上限与文件系统本身的簇大小有关，在一般常见的 x86 电脑系统中
，block最大为 4KB, 则单一文件大小上限为 2048GB, 而文件系统的容量上限为 16384GB。

Ext3（第三扩展文件系统）: 是在保有目前 ext2 的格式之下再加上日志功能。

EXT4（第四扩展文件系统）：文件系统是Linux系统下的日志文件系统，是ext3文件系统的
后继版本，但是Ext4是Linux文件系统的一次改进。在很多方面，Ext4相对于Ext3的进步
要远超过Ext3相对于Ext2的进步。Ext3相对于 Ext2的改进主要在于日志方面，但是Ext4
相对于Ext3的的改进是更深层次的，是文件系统数据结构方面的优化，是一个高效的、优秀的、
可靠的和极具特点的文件系统，并且EXT3可以转为EXT4的。

XFS 是一种高性能的64 位文件系统，由SGI 公司为了替代原有的EFS 文件系统而开发的。
XFS 通过保持cache 的一致性、定位数据和分布处理磁盘请求来提供对文件系统数据的
低延迟、高带宽的访问。目前SGI已经将XFS文件系统从IRIX移植到Linux。  

硬盘接口类型：

硬盘的接口主要有 IDE、SATA、SCSI、SAS 和光纤通道等五种类型。

其中 IDE 和 SATA 接口硬盘多用于家用产品中，也有部分应用于服务器，SATA 是一种新生的
硬盘接口类型，已经取代了大部分 IDE 接口应用。

SCSI、SAS 主要应用于服务器上，普通家用设备一般不支持 SCSI 和 SAS 接口。SAS 也是一
种新生的硬盘接口类型，可以和 SATA 以及部分 SCSI 设备无缝结合。光纤通道最初设计也不是
为了硬盘设计开发的接口，是专门为网络系统设计的，但随着存储系统对速度的需求，才逐渐应用
到硬盘系统中，并且其只应用在高端服务器上价格昂贵。

1.IDE：该接口是并口
2.SATA：该接口是串口
3.SCSI（Small Computer System Interface）：小型计算机系统接口
4.SAS（Serial Attached SCSI）：即串行连接 SCSI，是新一代的 SCSI 技术

分区命名：

在 Linux 中会把设备映射成一个 /dev/ 目录下的系统文件：

1、IDE 接口类型的硬盘设备映射的文件名称前缀为“hd”

2、SCSI、SATA、SAS 等接口硬盘设备映射的文件名称前缀为“sd”

3、部分虚拟机或云主机的名称可能是其他的，比如“vd”

后面拼接从“a”开始一直到“z”用来区分不同的硬盘设备，在硬盘名称后面拼接数字形式的分区号
用来区分不同的分区。

分区优点：

（1）易于管理和使用：
比如说我们把磁盘分了sda1、sda2、sda3、sda4盘，我们假设sda1盘为系统盘，其他的比如说
游戏、办公、软件盘，这样我们要重新分哪个区就直接在对应的盘分就可以了，不需要整块磁盘
进行分区。根据用途我们也能较快的去使用相应的磁盘。

（2）有利于数据的安全：
通过分区可以降低数据损失的风险。出现硬盘坏道、错误操作、重装系统都有可能造成数据损失，
如果分区了，那么我们就可以将损失最小化。

（3）节约寻找文件的时间：
这个我觉得跟第一条比较像，但是这里所说的寻找文件的时间，是指电脑搜索文件的时间。
分区以后，电脑搜索文件时只需要在相对应的分区搜索就可以了，没必要进行全盘搜索。
大大节省了寻找文件的时间。

格式化完系统还不能使用，需要“挂载”

挂载的概念：

根文件系统之外的其它文件系统要想能够被访问，都必须通过“挂载”关联至根文件系统上的某个
目录来实现，此关联操作即为“挂载”，此目录即为“挂载点”

挂载点：mount_point，用于作为另一个文件系统的访问入口
特性：
1、挂在的目录事先存在
2、应该使用未被或不会被其它进程使用到的目录
3、挂载点下原有的文件会被隐藏（原有的文件是被隐藏而不会删除）

将分区格式化后，也就是建立好文件系统之后，再挂载到一个目录，此时我们对目录的操作就是在
操作磁盘分区，也就是说磁盘分区挂载的目录是我们操作磁盘的一个接口

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