磁盘与文件系统

磁盘

磁盘空间的管理，使用硬盘三步

• 分区

• 安装文件系统=格式化

• 挂载

磁盘结构

磁盘的物理结构

盘片：硬盘有多个盘片，每盘片2面（正反两面）。

磁头：每面一个磁头。（并不是只有一个磁头）

磁盘的数据结构

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，方便数据存储

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

磁盘的存储容量

• 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

硬盘接口类型

IDE（并口）：接口速度133MB/s，并行接口，早期家用电脑。并口数据线连接主板与硬盘，抗干扰性太差，且排线占用空间较大，不利电脑内部散热，已逐渐被SATA所取代。

SCSI（并口）：接口速度640MB/s，并行接口，早期服务器。小型机系统接口，SCSI硬盘广为工作站级个人电脑以及服务器所使用，资料传输时 CPU占用率较低，转速快，支持热插拔等。

SATA（串口）： 接口速度6Gpb/s，并行接口，早期服务器。抗干扰性强，支持热插拔等功能，速度快，纠错能力强。

SAS：是新一代的SCSI技术， 和SATA硬盘相同，都是采取序列式技术以获得更高的传输速度，可达到6Gb/s。SAS是以整条线，数据端口与电源端口是一体化的，SAS中是包含供电线的，而SATA不包含供电线。SATA标准实际是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。

磁盘分区的表示

Linux中将硬盘、分区等设备均表示为文件。
Linux内核读取光驱、硬盘等资源时，都是通过“设备文件”的形式进行，因此，将硬盘和分区分别表示为不同的文件。
表示：/dev/hda5

• /dev/：硬件设备文件所在的目录
• hd：表示IDE设备（sd表示scsi设备）
• a：硬盘的顺序号，表示的第几块硬盘，以a、b、c…表示
• 5：分区的顺序号，表示第一块硬盘接口的第五个分区

文件系统类型

XFS文件系统

• CenOS 7系统中默认使用的文件系统，高性能的日志型文件系统
• 存放文件和目录数据的分区
• 数据完整性：根据所记录的日志在很短时间内迅速恢复磁盘文件内容
• 传输特性 ：用优化算法，日志记录对整体文件操作影响非常小。查询与分配存储空间非常快。
• 可扩展性 ：是一个全64-bit的文件系统，最大可以支持8EB的文件系统
• 传输带宽 ： XFS 能以接近裸设备I/O的性能存储数据。对单个文件的读写操作，吞吐量可达4GB每秒。

Swap交换文件系统 （虚拟内存）

• swap交换分区是系统RAM的补充，swap分区支持虚拟内存。
• 当没有足够的RAM保存系统处理的数据时，将数据写入swap分区；当系统缺乏swap空间时，内核会因RAM内存耗尽而终止进程。
• 配置过多swap空间会早存储设备处于分配状态但闲置，造成浪费，过多swap空间还会掩盖内存不足的问题。

FAT16、FAT32

最大只能支持32GB分区，单个文件也只能支持最大4GB

NTFS

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

分区工具fdsik

fdisk [磁盘设备]

交互模式中的常用指令：

格式化

mkfs -t 文件系统类型 分区设备

挂载文件系统

使用mount命令挂载是一次性的， 关机后挂载关系就会取消，下次开机启动时仍然需要重新挂载。

mount [-t 文件系统类型] 存储设备 挂载点目录

• 挂载目录需事先存在，不能挂载不存在的目录。
• 最好挂载空目录，不然挂载点下原有文件可能丢失或被隐藏。
• 挂载点目录不可被其他进程使用到。
• 一个目录不能同时挂载多个设备。
• 一个分区设备不能同时挂载到多个目录下。

设置文件系统的自动挂载（永久挂载）

使用mount命令手动挂载文件设备后，必须把挂载信息写入/etc/fstab这个文件中，否则下次开机启动时仍然需要重新挂载。
系统中的/etc/fstab 文件可以视为mount命令的配置文件，其中存储了文件系统的静态挂载数据。Linux在每次开机时会自动读取这个文件的内容，根据文件里面的配置自动挂载所指定的文件系统，默认的fstab文件中包括了根分区、/boot分区、交换分区及proc、tmpfs等伪文件系统的挂载配置。

在/etc/fstab 文件中，每一行记录对应一个分区或设备的挂载配置信息，从左到右包括六个字段（使用空格或者制表符分隔）。各部分含义如下所述：

• 字段1：设备名或设备卷标名、或设备的UUID（建议使用UUID，可使用lsbik命令查看）。
• 字段2：文件系统的挂载点目录的位置。
• 字段3：文件系统类型，如 XFS、swap 等。
• 字段4：挂载参数，即 mount 命令”-o“选项后可使用的参数。例如，default、rw、ro、noexec 分别表示为默认参数、可读可写、只读、禁用执行程序。
• 字段5：表示文件系统是否需要 dump 备份（dump是一个备份工具）。一般设为1时表示需要，设为0时将被dump忽略。
• 字段6：该数字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。一般不进行检查，会影响系统性能。

实验：设置磁盘分区

实验开始我们需要在虚拟机中添加一个新的硬盘

第一步先刷新磁盘接口来使得计算机可以识别硬盘

开始分区

开始创建文件系统来挂载

使用blkid命令可以显示出分区的UUID号即代表格式化完成

普通挂载一旦重启就会消失，于是写入系统文件使得每次开机都会一同挂载，实现永久挂载

更改完成查看目录是否出错

测试是否挂载完成

挂载完成，实验成功