磁盘和文件系统管理

发布时间:2023年12月31日

一:磁盘结构:

1.磁盘基础:

扇区固定大小,每个扇区4k。磁盘会进行磨损,损失生命周期。

设备文件:?

一切皆文件

  1. 设备文件:关联至一个设备驱动程序,进而能够跟与之对应硬件设备进行通信

设备号码:

主设备号major number, 标识设备类型

次设备号:minor number, 标识同一类型下的不同设备

设备类型:

  • 块设备:block,存取单位“块”,磁盘

  • 字符设备:char,存取单位“字符”,键盘

磁盘空间的管理,使用分硬盘三步:

  1. 分区:

  2. 安装文件系统=格式化

  3. 挂载:

?2.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)

磁头:每面一个磁头, 进行读写数据。并不是只有一个磁头,磁头也不会碰到盘面,磁头等于盘片数量

3.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(扇区越多容量越大) 存放数据的最小单位 512字节

?磁道:同一盘片不同半径的同心圆

?柱面:不同盘片相同半径构成的圆(柱面和磁道数量相同)

?4.硬盘存储容量:

  • 硬盘存储容量=磁头数(8个2进制)×磁道(柱面)数×每道扇区数(6个二进制)×每扇区字节数

    1柱面=512 * 扇区数/磁头数×磁道=51263255=7.84M

  • 可以用柱面/磁头/扇区来唯一定位磁盘上每一个区域

5.硬盘的接口类型:

5.1硬盘接口类:?

IDE、SATA、SCSI、SAS、光纤接口

5.2服务器硬盘大小:

LFF:3.5寸

SFF: 2.5寸

L、S分别是大、小的意思

5.3机械与固态:

机械:HDD??即是传统普通硬盘

固态:SSD??用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘

二:MBR与磁盘分区:

windows 当中是可以不分区的

linux 当中一定要分区 才可以使用硬盘

1.为什么要分区:

  • 优化I/O性能 读写

  • 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

?2.MBR分区:

MBR: 主引导记录, 是硬盘上的第一个扇区, 想要读数据得从这个扇区开始

MBR: 对2T 以下的硬盘分区 ——fdisk 管理MBR分区

GPT: 可以支持 2T 以上的硬盘分区——gdisk 管理GPT分区

MBR分区? 需要依靠第一个扇区(一个扇区512字节)

MBR 分区只可以分4个分区, 一个分区表要占 16字节

80 ??存放系统的分区

55 aa? 结束位

GRUB是一个系统引导程序?

3.分区分类:

主分区: 可以直接使用 , 安装操作系统 存储文件 等,主分区的序号为 1-4。

扩展分区

不可以直接使用, 需要再 划分逻辑分区, 让分区超过4个

扩展分区不是用的,是用来 存储了逻辑分区的分区表

逻辑分区:可以直接使用, 存储文件。逻辑分区的序号 从5 开始

4.分区结构:

??

4.gpt分区:

GPT:GUID(Globals Unique Identifiers) partition table 支持128个分区,使用64位,支持8Z(512Byte/block )64Z ( 4096Byte/block)

使用128位UUID(Universally Unique Identifier) 表示磁盘和分区 GPT分区表自动备份在头和尾两份,并有CRC校验位UEFI (Unified Extensible Firmware Interface 统一可扩展固件接口)硬件支持GPT,使得操作系统可以启动

4个区域:

GPT头

分区表

GPT分区

备份区域

三.文件系统:

文件系统的组成:

  • 内核中的模块:ext4, xfs, vfat

  • Linux的虚拟文件系统:VFS

  • 用户空间的管理工具:mkfs.ext4, mkfs.xfs,mkfs.vfat

超级块(super block) 负责描述 当前这个分区有哪些块组, 从哪里开始从哪里结束

块组描述符表(GDT)ext文件系统每一个块组信息使用32字节描述,这32个字节称为块组描述符,所有块组的块组描述符组成块组描述符表GDT(group descriptor table)。

块位图(block bitmap): 描述此块是否使用 0 未使用 1使用

节点位图 (inode bitmap): inode节点 位图 0 未使用 1使用

dumpe2fs ?/dev/sdb1
#查看ext ?文件系统

xfs_info ?/dev/sda1
#查看 ?xfs ?文件系统

??

?常见的硬件设备在/dev目录下 :??文件系统的介绍:

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。

总结:?用来管理(增删改查恢复)文件的程序。

查看当前系统支持的 文件类型:

?XFS文件系统:
存放文件和目录数据的分区

高性能的日志型文件系统

Centos 7 系统中默认使用的文件系统

SWAP? :

交换文件系统
当内存不足时,将硬件的空间转换成内存使用

为Linux系统建立交换分区

FAT16、FAT32:

且最大只能支持32GB分区,单个文件也只能支持最大4GB

NTFS(xfs):

NTFS文件系统所具备3个功能:错误预警功能、磁盘自我修复功能和日志功能,单个文件64GB

EXT4:

Extended file system 适用于那些分区容量不是太大,更新也不频繁的情况

CentOS 6 ? Ubuntu 使用此文件系统

JFS:

主要是为满足服务器的高吞吐量和可靠性需求而设计、开发的。单个文件最大限制16TB,该文件系统最大支持1PB的容量。
文件系统的修复:

fsck.FS_TYPE
fsck -t FS_TYPE

-a 自动修复
-r 交互式修复错误

四、分区工具:

?fdisk 管理MBR分区
gdisk 管理GPT分区
parted 高级分区操作,可以是交互或非交互方式

?1.fdisk:

查看设备信息:

fdisk? -l? ?/dev/sda? 只看sda设备

fdisk -l? ?看所有

分区是交互式命令

分区不识别:

partprobe /dev/sdc(设备)

partprobe? ?设备名

lsblk:查看分区及磁盘情况

格式:fdisk -l [磁盘设备]

fdisk [磁盘设备]:

  • m 打印出菜单

  • p 打印出当前分区表

  • n 新建一个分区

  • d 删除一个分区

  • t 改变分区的属性,系统ID

  • w 保存

  • q 不保存退出

2.新建磁盘:

创建磁盘:

?输入vim ~/.bashrc进入

设置新的接口快捷方式,设置别名scan

刷新接口

刷新当前环境:source ~/.bashrc

lsblk ??查看分区及磁盘情况

进行磁盘分区:?

?

?

?3.mkfs:

创建文件系统(格式化)常用选项

创建文件类型为xfs

?4.挂载与解挂载:

4.1挂载:

格式:

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

device:指明要挂载的设备

  • 设备文件:例如:/dev/sda5

  • 卷标:-L 'LABEL', 例如 -L 'MYDATA'

  • UUID: -U 'UUID':例如 -U '0c50523c-43f1-45e7-85c0-a126711d406e'

  • 伪文件系统名称:proc, sysfs, devtmpfs, configfs

mountpoint:挂载点目录必须事先存在,建议使用空目录

挂载规则:

  • 一个挂载点同一时间只能挂载一个设备

  • 一个挂载点同一时间挂载了多个设备,只能看到最后一个设备的数据,其它设备上的数据将被隐藏

  • 一个设备可以同时挂载到多个挂载点

  • 通常挂载点一般是已存在空的目录


查看是否为挂载点:
# findmnt ?查看 设备的详细信息

4.2永久挂载:

需要 将文件写入 /etc/fstab

查看UUID? ? blkid

第一字段:设备名称或者设备卷标名;

第二字段:文件系统的挂载点目录的位置;

第三字段:文件系统类型,如EXT4、swap等;

第四字段:挂载参数,即mount命令“ - o ”选项 ? ? ? ?后可使用的参数(defaults、rw、ro、noexec分别表示默认参数、可写、可读、禁用执行程序);

第五字段:表示文件系统是否需要dump备份,设置为1表示需要,0为忽略;

第六字段:该数字用于决定在系统启动时进行磁盘检查的顺序,0表示不进行检查,1表示优先检查,2表示其次检查。根分区可设为1,其他分区设置为2,一般不检查,会影响系统性能。

mount? -a? ? ?刷新? ? 挂载之后,不会立即生效,需要进行刷新?,重启。

解挂载:

?umount 设备名|挂载点

五.U盘:

查看USB设备是否识别

lsusb

            
文章来源:https://blog.csdn.net/m0_75067030/article/details/135316002
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