2018-1-17Linux系统管理(1)Linux磁盘及文件系统的概念

  在本章当中，咱们开始对于Linux的系统篇的介绍，咱们首先了解一下磁盘的构造以及文件系统的概念，在上一篇的基础中，主要介绍了Linux的命令的用法等其它的一些概念，知识比较琐碎，但愿将这些基础知识多看得以巩固，唉。。。日子很差过啊，学习原本就很难。那么在这一章当中咱们来说述Linux磁盘及文件系统的概念。

1、操做系统的组成部分

  咱们操做系统组成部分大体分为硬件和软件，硬件设备是最底层的，这是计算机的一个运行的基础，冯诺依曼定义了硬件部件，分别为是CPU(由运算器和控制器组成)而后是Memory(主存，也就是内存设备)，是一个可编址的存储单元，它的单元是一个的大小是一个字节，是一串八位二进制组成的，每个字节都有一个十六进制标识着，可是内存只是临时性的存储，只要一断电，全部的数据也都会没有，因此咱们须要一个辅存，用来永久存储这些数据，断电以后，数据依然存在，如今来讲，若是主机没法链接网络的话就是一个孤岛而已，那么网卡设备就是另外一种重要的IO设备，对于服务器来讲，网卡是极为重要的，由于它是服务出入的一个接口。
  早期的硬盘设备对于PC来说接口有不少种，早期的IDE，和如今SATA等，线缆的类型是不同的，对于数据类型的存取是由CPU来实现的，它们之间的传输也是经过某种协议来实现的。
  咱们来总结一下硬件的组成以及硬盘接口的类型等属性。

   CPU, Memory(RAM), I/O

   I/O：Disk, EhterCard
    
     接口类型：
        IDE(ata)：并口，133MB/s
        SCSI并口：Ultrascsi320, 320MB/s, Ultrascsi640, 640MB/s
        SATA：串口，6gbps；
        SAS：串口，6gbps；
        USB：串口，480MB/s

  那么关于接口的类型分为大体两部分，一个是并口，另外一个是串口，按理来讲并口比串口要快，就像多个跑道一块儿跑，可是它们相互之间防护机制很弱的话，就会产生干扰，

   并口：同一线缆能够接多块设备
     IDE：两个，主，从；
     SCSI：
        宽带：16-1
        窄带：8-1
    
     串口：同一线缆只能够接一个设备

   iops：io per second

  那么如今硬盘也分为了两种，一种是机械式硬盘，另外一种是固态式硬盘，这两个实现存储的方式是不同的，机械硬盘是一种机械设备，是经过硬盘旋转来进行数据存取，而固态硬盘是电气设备，是经过电子的运转来实现的，因此后者对于数据的存取更快一些。

2、硬盘的工做原理

  咱们主要了解机械式硬盘是如何工做的，简单来说，就是由真空封装的，由马达带动的多个钢性的盘片，上面涂有磁性的材料，经过上面的固定轨道来实现存取数据，而数据的存储容量取决于涂有磁性材料的密度，这对其工艺的要求是很高的，盘片上从外向内划分了许多轨道，咱们称之为磁道。
  在盘面上划分了许多轨道，所存储的数据对每一个轨道来讲也是不同的，在同轴马达上，所划过的长度是不同的，属于固定角速设备，对于数据的存取来讲，在磁盘上面悬浮着一个磁头，经过它来读取磁盘上面磁性材料的数据，也能够发送高能信号用来存储在磁性材料当中；这个设备咱们称之为磁头。
  对于磁盘来讲，正反两面都有磁头，这些磁头都固定在一个机械臂上，因此读取数据由两部分组成，第一步就是挪动磁头，定位在磁道当中，第二步就是等待那个数据转过磁头中去，因此在磁道上读取数据就会有一个平均寻道时间。但因为由内而外的周长其实不同，因此不可以以一个磁道来进行存储，不然很难实现数据的有效管理，因而乎就把磁道划分红固定大小的扇区，每个扇区存储量为512bytes。
  刚才讲过，这些磁头都是固定在机械臂上，也就是说是能同步进退了，在某一时刻，不一样盘面上同一个编号的磁道，叫作一个柱面。
  那么为何进行分区，若是不分区的话，就会当成一个文件系统来进行存储，但大致上只能支持四个分区，但为了变成可独立管理的文件系统，彼此间不互相干扰，因此就划分了分区。而分区的划分是按照柱面来进行的。越靠近外面的分区，分区较好，由于单位时间内，磁头划过的时间长，存储的数据量也大，因此通常Windows默认会安装在C盘。

   硬盘：机械硬盘，固态硬盘；
     机械硬盘：
        track：磁道bytes
        sector：扇区, 512
        cylinder：柱面
            分区划分基于柱面；
            
        平均寻道时间：5400rpm, 7200rpm, 10000rpm, 15000rpm

3、设备类型

  对于Linux的哲学思想来讲，是一切皆文件，这种哲学思想来讲可以对待在硬盘设备上，使得设备有两种类别，一种是块文件，另外一种为字符文件。

   设备类型：
     块(block)：随机访问，数据交换单位为"块"；
     字符(charactor)：线性访问，数据交换单位为"字符"；

  而对于Linux哲学思想之一：一切皆文件来讲，它们也有文件来对设备进行控制，咱们称之为设备文件，根据FHS(文件层级结构标准)，系统将设备文件存放在/dev目录下，而设备文件的主要做用就是关联该设备的启动程序，它是该设备的访问入口，每个设备都会有一个设备号，没有大小之分。

   设备文件：FHS
     /dev
        设备文件：关联至设备的驱动程序；是设备的访问入口；
        
        设备号：
            major：主设备号，区分设备类型；用于标明设备所须要的驱动程序；
            minor：次设备号，区分同种设备类型下的不一样设备；是特定的访问入口；

  若是未来须要手动建立设备文件时，可使用mknod命令。它是能够建立块设备以及字符设备文件的一条命令，其命令格式为：

   mknod [OPTION]... NAME TYPE [MAJOR MINOR]

  该命令选项以下：

   -m MODE：建立后的设备文件的访问权限

  那么在系统上全部的设备文件名，都是由ICANN定义的，否则的话，不一样的发行版对于设备的文件名会大相径庭，对于系统来讲，不一样的磁盘设备都会有不一样的设备文件。示例以下：

   磁盘：
    IDE：/dev/hd[a-z]
        例如：/dev/hda, /dev/hdb
    
    SCSI, SATA, USB, SAS：/dev/sd[a-z]
    
    分区：
        /dev/sda#
        
    注意：CentOS 6和7通通将硬盘设备文件标识为/dev/sd[a-z]#
    
    引用设备的方式：
        设备文件名；
        卷标；
        UUID；

3、磁盘分区

  咱们刚才讲过磁盘最多只能分四个区，这是属于MBR类型，如今不仅有MBR类型，还有GPT类型，在0磁道0扇区，用做于MBR扇区，MBR咱们称之为主引导记录，共512个字节，分为了三部分，可是好像不止能够分到四个分区，这是由于咱们把其中一个分区拿出来指向另一个存储空间，把那新的空间看成新的存储表用来存储，而用来引导其它分区标的分区就叫作扩展分区，所以整个的空间都可以给扩展分区，可是扩展不能直接使用，须要在该指向的空间中建立成逻辑分区，通常最后一个主分区咱们就划分红扩展分区，那么咱们来总结一下：

   磁盘分区：MBR, GPT
     MBR：0 sector
        Master Boot Record
        
            分为三部分：
                446bytes：bootloader, 程序, 引导启动操做系统的程序；
                64bytes：分区表，每16bytes标识一个分区，一共只有4个分区；
                    4个主分区
                    3主1扩展：
                        n个逻辑分区；
                    扩展分区：将某一个主分区指向另外一个分区表，咱们称之为扩展分区，而在这里分区的空间咱们称之为逻辑分区；
                2bytes：MBR区域的有效性标识；55AA为有效；
                
        主分区和扩展分区的标识：1-4;
        逻辑分区：5+；

  即便你的扩展分区一个都没用，逻辑分区也得是从5+开始。
  那么管理磁盘分区的命令为fdisk，做用为管理磁盘分区表的，该命令的格式及用法为：

   fdisk命令：
    
     一、查看磁盘的分区信息；
        fdisk -l [-u] [device]：列出指定磁盘设备上的分区状况；
        
     二、管理分区：
        fdisk device
        
        fdisk提供了一个交互式接口来管理分区，它有许多子命令，分别用于不一样的管理功能；全部的操做均在内存中完成，没有直接同步到磁盘；直接使用w命令保存至磁盘上；
    
        经常使用命令：
            n：建立新分区；
            d：删除已有分区；
            t：修改已有分区；
            l：查看全部已知ID；
            w：保存并退出；
            q：不保存并退出；
            m：查看帮助信息；
            p：显示现有分区信息；

  那么接下来想要使用它的话，你就能够添加一块硬盘或者在现有的磁盘上，找出现有的空间来进行操做。