2018-1-17Linux系統管理(1)Linux磁盤及文件系統的概念

  在本章當中，咱們開始對於Linux的系統篇的介紹，咱們首先了解一下磁盤的構造以及文件系統的概念，在上一篇的基礎中，主要介紹了Linux的命令的用法等其它的一些概念，知識比較瑣碎，但願將這些基礎知識多看得以鞏固，唉。。。日子很差過啊，學習原本就很難。那麼在這一章當中咱們來說述Linux磁盤及文件系統的概念。

1、操做系統的組成部分

  咱們操做系統組成部分大體分爲硬件和軟件，硬件設備是最底層的，這是計算機的一個運行的基礎，馮諾依曼定義了硬件部件，分別爲是CPU(由運算器和控制器組成)而後是Memory(主存，也就是內存設備)，是一個可編址的存儲單元，它的單元是一個的大小是一個字節，是一串八位二進制組成的，每個字節都有一個十六進制標識着，可是內存只是臨時性的存儲，只要一斷電，全部的數據也都會沒有，因此咱們須要一個輔存，用來永久存儲這些數據，斷電以後，數據依然存在，如今來講，若是主機沒法鏈接網絡的話就是一個孤島而已，那麼網卡設備就是另外一種重要的IO設備，對於服務器來講，網卡是極爲重要的，由於它是服務出入的一個接口。
  早期的硬盤設備對於PC來說接口有不少種，早期的IDE，和如今SATA等，線纜的類型是不同的，對於數據類型的存取是由CPU來實現的，它們之間的傳輸也是經過某種協議來實現的。
  咱們來總結一下硬件的組成以及硬盤接口的類型等屬性。

   CPU, Memory(RAM), I/O

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

  那麼關於接口的類型分爲大體兩部分，一個是並口，另外一個是串口，按理來講並口比串口要快，就像多個跑道一塊兒跑，可是它們相互之間防護機制很弱的話，就會產生干擾，

   並口：同一線纜能夠接多塊設備
     IDE：兩個，主，從；
     SCSI：
        寬帶：16-1
        窄帶：8-1
    
     串口：同一線纜只能夠接一個設備

   iops：io per second

  那麼如今硬盤也分爲了兩種，一種是機械式硬盤，另外一種是固態式硬盤，這兩個實現存儲的方式是不同的，機械硬盤是一種機械設備，是經過硬盤旋轉來進行數據存取，而固態硬盤是電氣設備，是經過電子的運轉來實現的，因此後者對於數據的存取更快一些。

2、硬盤的工做原理

  咱們主要了解機械式硬盤是如何工做的，簡單來說，就是由真空封裝的，由馬達帶動的多個鋼性的盤片，上面塗有磁性的材料，經過上面的固定軌道來實現存取數據，而數據的存儲容量取決於塗有磁性材料的密度，這對其工藝的要求是很高的，盤片上從外向內劃分了許多軌道，咱們稱之爲磁道。
  在盤面上劃分了許多軌道，所存儲的數據對每一個軌道來講也是不同的，在同軸馬達上，所劃過的長度是不同的，屬於固定角速設備，對於數據的存取來講，在磁盤上面懸浮着一個磁頭，經過它來讀取磁盤上面磁性材料的數據，也能夠發送高能信號用來存儲在磁性材料當中；這個設備咱們稱之爲磁頭。
  對於磁盤來講，正反兩面都有磁頭，這些磁頭都固定在一個機械臂上，因此讀取數據由兩部分組成，第一步就是挪動磁頭，定位在磁道當中，第二步就是等待那個數據轉過磁頭中去，因此在磁道上讀取數據就會有一個平均尋道時間。但因爲由內而外的周長其實不同，因此不可以以一個磁道來進行存儲，不然很難實現數據的有效管理，因而乎就把磁道劃分紅固定大小的扇區，每個扇區存儲量爲512bytes。
  剛纔講過，這些磁頭都是固定在機械臂上，也就是說是能同步進退了，在某一時刻，不一樣盤面上同一個編號的磁道，叫作一個柱面。
  那麼爲何進行分區，若是不分區的話，就會當成一個文件系統來進行存儲，但大致上只能支持四個分區，但爲了變成可獨立管理的文件系統，彼此間不互相干擾，因此就劃分了分區。而分區的劃分是按照柱面來進行的。越靠近外面的分區，分區較好，由於單位時間內，磁頭劃過的時間長，存儲的數據量也大，因此通常Windows默認會安裝在C盤。

   硬盤：機械硬盤，固態硬盤；
     機械硬盤：
        track：磁道bytes
        sector：扇區, 512
        cylinder：柱面
            分區劃分基於柱面；
            
        平均尋道時間：5400rpm, 7200rpm, 10000rpm, 15000rpm

3、設備類型

  對於Linux的哲學思想來講，是一切皆文件，這種哲學思想來講可以對待在硬盤設備上，使得設備有兩種類別，一種是塊文件，另外一種爲字符文件。

   設備類型：
     塊(block)：隨機訪問，數據交換單位爲"塊"；
     字符(charactor)：線性訪問，數據交換單位爲"字符"；

  而對於Linux哲學思想之一：一切皆文件來講，它們也有文件來對設備進行控制，咱們稱之爲設備文件，根據FHS(文件層級結構標準)，系統將設備文件存放在/dev目錄下，而設備文件的主要做用就是關聯該設備的啓動程序，它是該設備的訪問入口，每個設備都會有一個設備號，沒有大小之分。

   設備文件：FHS
     /dev
        設備文件：關聯至設備的驅動程序；是設備的訪問入口；
        
        設備號：
            major：主設備號，區分設備類型；用於標明設備所須要的驅動程序；
            minor：次設備號，區分同種設備類型下的不一樣設備；是特定的訪問入口；

  若是未來須要手動建立設備文件時，可使用mknod命令。它是能夠建立塊設備以及字符設備文件的一條命令，其命令格式爲：

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

  該命令選項以下：

   -m MODE：建立後的設備文件的訪問權限

  那麼在系統上全部的設備文件名，都是由ICANN定義的，否則的話，不一樣的發行版對於設備的文件名會大相徑庭，對於系統來講，不一樣的磁盤設備都會有不一樣的設備文件。示例以下：

   磁盤：
    IDE：/dev/hd[a-z]
        例如：/dev/hda, /dev/hdb
    
    SCSI, SATA, USB, SAS：/dev/sd[a-z]
    
    分區：
        /dev/sda#
        
    注意：CentOS 6和7通通將硬盤設備文件標識爲/dev/sd[a-z]#
    
    引用設備的方式：
        設備文件名；
        卷標；
        UUID；

3、磁盤分區

  咱們剛纔講過磁盤最多隻能分四個區，這是屬於MBR類型，如今不僅有MBR類型，還有GPT類型，在0磁道0扇區，用做於MBR扇區，MBR咱們稱之爲主引導記錄，共512個字節，分爲了三部分，可是好像不止能夠分到四個分區，這是由於咱們把其中一個分區拿出來指向另一個存儲空間，把那新的空間看成新的存儲表用來存儲，而用來引導其它分區標的分區就叫作擴展分區，所以整個的空間都可以給擴展分區，可是擴展不能直接使用，須要在該指向的空間中建立成邏輯分區，通常最後一個主分區咱們就劃分紅擴展分區，那麼咱們來總結一下：

   磁盤分區：MBR, GPT
     MBR：0 sector
        Master Boot Record
        
            分爲三部分：
                446bytes：bootloader, 程序, 引導啓動操做系統的程序；
                64bytes：分區表，每16bytes標識一個分區，一共只有4個分區；
                    4個主分區
                    3主1擴展：
                        n個邏輯分區；
                    擴展分區：將某一個主分區指向另外一個分區表，咱們稱之爲擴展分區，而在這裏分區的空間咱們稱之爲邏輯分區；
                2bytes：MBR區域的有效性標識；55AA爲有效；
                
        主分區和擴展分區的標識：1-4;
        邏輯分區：5+；

  即便你的擴展分區一個都沒用，邏輯分區也得是從5+開始。
  那麼管理磁盤分區的命令爲fdisk，做用爲管理磁盤分區表的，該命令的格式及用法爲：

   fdisk命令：
    
     一、查看磁盤的分區信息；
        fdisk -l [-u] [device]：列出指定磁盤設備上的分區狀況；
        
     二、管理分區：
        fdisk device
        
        fdisk提供了一個交互式接口來管理分區，它有許多子命令，分別用於不一樣的管理功能；全部的操做均在內存中完成，沒有直接同步到磁盤；直接使用w命令保存至磁盤上；
    
        經常使用命令：
            n：建立新分區；
            d：刪除已有分區；
            t：修改已有分區；
            l：查看全部已知ID；
            w：保存並退出；
            q：不保存並退出；
            m：查看幫助信息；
            p：顯示現有分區信息；

  那麼接下來想要使用它的話，你就能夠添加一塊硬盤或者在現有的磁盤上，找出現有的空間來進行操做。