磁盘管理与文件系统

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• 一、硬盘结构
• • 硬盘的物理结构
  • 硬盘的数据结构
  • 硬盘接口的类型
  • MBR与磁盘分区表示
• 二、文件系统类型
• • fdisk 命令
  • 主分区建立
  • 扩展分区建立
  • 逻辑分区建立
  • 加载文件管理系统或者格式化
  • 创建交换文件系统 mkswap
  • 挂载
  • 注意

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一、硬盘结构

硬盘的物理结构

• 盘片:硬盘有多个盘片，每盘片有2面(正反两面)
• 永磁铁:机械硬盘的存储方式与磁带比较类似，磁体具有记忆的功能，永磁铁是为了保证磁性的稳定。
• 主轴:保证电机稳定的转动，磁盘转动才能读出数据。
• 空气过滤片:过滤空气硬盘透气孔中进入的空气，保证硬盘内部清洁，同时还可以防止硬盘内部的零件氧化，确保硬盘安全使用。
• 磁盘:硬盘—般都是铝合金制作的制作的，主要是用来存储文件的。
• 磁头:是用来读取盘片上的信息。

硬盘的数据结构

• 扇区：盘片被分为多个扇形区域，每个扇区存放512字节的数据，硬盘的最小存储单位。
• 磁道：同一盘片不同半径的同心圆，是由磁头在盘片表面划出的圆形轨迹。
• 柱面：不同盘片相同半径构成的圆柱面，由同一半径圆的多个磁道组成。
  

硬盘接口的类型

硬盘接口类

• IDE:133MB/s，并行接口，早期家用电脑SCSI:640MB/s，并行接口，早期服务器
• SATA:6Gbps，SATA数据端口与电源（长的电源，数据线短的）端口是分开的，即需要两条线，一条数据线，一条电源线
• SAS: 6Gbps，SAS是一整条线，数据端口与电源端口是一体化的，5AS中是包含供电线的，而SATA中不包含供电线。SATA标准其实是SAS标准的一个子集，二者可兼容，SATA硬盘可以插入SAS主板上，反之不行。
• M.2:笔记本家用
• 光纤接口

服务器硬盘大小

• LEF:3.5寸，一般见到的那种台式机硬盘的大小
• SFE:Small Form Factor小形状因数，2.5寸，注意不同于2.5寸的笔记本硬盘
  L、S分别是大、小的意思，目前服务器或者盘柜采用sff规格的硬盘主要是考内虑增大单位密度内的磁盘容量、增强散热、减小功耗

机械与固态
机械硬盘(HDD) : Hard Disk Drive，即是传统普通硬盘，主要由:盘片，磁头，盘片转轴及控制电机，磁头控制器，数据转换器，接口，缓存等几个部分组成。机械硬盘中所有的盘片都装在一个旋转轴上，每张盘片之间是平行的，在每个盘片的存储面上有一个磁头，磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小，所有的磁头联在一个磁头控制器上，由磁头控制器负责各个磁头的运动。磁头可沿盘片的半径方向运动，加上盘片每分钟几千转的高速旋转，磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。数据通过磁头由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上，也可以通过相反方式读取。硬盘为精密设备，进入硬盘的空气必须过滤。

固态硬盘（SSD) : Solid State Drive，用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片）组成。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和尺寸上也与普通硬盘—致
相较于HDD，SSD在防震抗摔、传输速率、功耗、重是、噪音上有明显优势，SSD传输速率性能是HDD的2倍
相较于SSD,HDD在价格、容量占有绝对优势硬盘有价，数据无价,目前SSD不能完全取代HHD。

MBR与磁盘分区表示

常见的硬盘可以划分为主分区、扩展分区和逻辑分区，通常情况下主分区只有四个，而扩展分区可以看成是一个特殊的主分区类型，在扩展分区中可以建立逻辑分区。主分区一般用来安装操作系统，扩展分区则多用来存储文件数据。
MBR: Master Boot Record，1982年，使用32位表示扇区数，分区不超过2T。

MBR硬盘分区结构图

主引导记录，共446字节，一般在操作系统安装时写入，但它并不属于操作系统。MBR就是一段引导程序，用于检测磁盘的分区合法性和加载操作系统，它的重要作用就是识别活动分区，并引导操作系统。

分区表DPT，共64字节，记录了硬盘有多少分区以及分区的各种属性。由于一个分区的信息要占用16字节，所以分区表只能定义4个分区，这就是为什么我们说硬盘一般最多只能分为4个主分区(这里说"一般"是对基本磁盘而言，而对于动态磁盘则无此限制，但大部分都在使用基本磁盘，可以暂不考虑)。

因此总的来说，硬盘分区有3种，分别是主分区、扩展分区和逻辑分区。对于一个硬盘来说，主分区至少有1个，最多有4个;扩展分区可以没有，最多只能有1个，且主分区+扩展分区总共不能超过4个;逻辑分区可以有若干个。

磁盘分区结构

二、文件系统类型

fdisk 命令

交互模式中的常用指令
m、p、 n、 d、 t、 w、q
m：获取帮助菜单
n：新建分区
p：查看分区情况
d：删除分区
t：变更分区的类型
w：保存分区操作并退出
q：不保存分区操作并退出
1.若磁盘小于2TB，可用fdisk /dev/sdb 进行分区，即MBR 分区格式
2.若磁盘大于2TB，可用parted /dev/sdb 进行分区，因为MBR分区磁盘是不能大于2.2TB，所以超过2TB一般使用GPT

主分区建立

扩展分区建立

逻辑分区建立

加载文件管理系统或者格式化

创建交换文件系统 mkswap

mkswap /dev/sdb5 #格式化交换分区
swapon /dev/sdb5 #启用新增加的交换分区
swapoff /dev/sdb5 #停用指定的交换分区
swapon -s #查看每个分区的swap状态信息
free -m #查看总的swap状态信息

挂载

分区的原因：
优化I/O性能
实现磁盘空间配额限制
提高修复速度
隔离系统和程序
安装多个os
采用不同文件系统

分区的优点：
便于管理
优化读写性能

分区的缺点：
一旦建立无法修改，如果要修改，只能推导重建，重新格式化，数据丢失
不够灵活 ，空间只能来自于一块硬盘，并且必须是连续的空间
没有备份冗余功能，没有备份，需要依靠工程师手动备份

注意

挂载前先格式化
挂载文件系统、ISO镜像到指定文件夹
mount [-t 类型] 存储设备 挂载点目录
mount -o loop ISO镜像文件 挂载点目录
-t：用于指定文件系统类型，通常可以省略，由系统自动识别
-o：挂载参数列表，以英文逗号分隔；如用来描述特殊设备，用loop指定

卸载已挂载的文件系统
卸载前提：挂载的设备或者目录没有被在使用中，要先退出挂载目录
umount [-lf] 存储设备目录或者挂载点目录
-l 表示解除正在繁忙的文件系统
-f 表示强制

查看磁盘使用情况
1.直接 mount 命令
从后往前删逻辑分区不会出现，从前往后删，会出现问题
挂载的时候使用UUID进行挂载
2. df [选项]
-h：显示分区的容量单位
-T：显示文件系统的类型
-i：显示分区的inode号码数量

自动挂载：
vim /etc/fstab
/dev/sdb1 /opt xfs defaults 0 0
/dev/sr0 /mnt iso9660 defaults 0 0

本文标签： 文件系统磁盘