學(xué)習(xí)記錄的筆記，雖然毫無(wú)章法

硬盤(pán)基礎(chǔ)知識(shí)

磁盤(pán)的物理組成

如下圖所示：


有關(guān)磁盤(pán)物理知識(shí)的詳細(xì)介紹請(qǐng)看硬盤(pán)的存儲(chǔ)原理和內(nèi)部架構(gòu)這篇博文

---

硬盤(pán)接口類型

IDE
SATA
SCSI
SAS
光纖通道

IDE(Integrated Drive Electronic,電子集成驅(qū)動(dòng)器)

用途：家用+部分服務(wù)器
特點(diǎn)：價(jià)格低、兼容性強(qiáng)
傳輸模式：PIODMAUDMA
如下圖所示：

SATA(Serial Advanced Technology Attachment,串行高級(jí)技術(shù)附件)

用途：PC機(jī)主流趨勢(shì)
特點(diǎn)：可以對(duì)傳輸指令進(jìn)行檢查，具備自動(dòng)糾錯(cuò)能力。
如下圖所示：

SCSI(Small Computer System Interface,小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)

用途：服務(wù)器
特點(diǎn)：應(yīng)用范圍廣、多任務(wù)、帶寬大、CPU占用率低、熱插拔
如下圖所示：

SAS(Serial Attached SCSI,串行連接SCSI接口，串行連接小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)

介紹：新一代的SCSI的技術(shù)
用途：服務(wù)器
特點(diǎn)：改善存儲(chǔ)系統(tǒng)的效能、可用性和擴(kuò)充性，與SATA硬盤(pán)的兼容性
如下圖所示：

光纖通道(Fiber Channel)

用途：專門(mén)為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的接口技術(shù)
特點(diǎn)：熱插拔性、高速帶寬、遠(yuǎn)程連接、連接設(shè)備數(shù)量大等
如下圖所示：

---

硬盤(pán)種類

SSD
HHD
HDD

SSD(Solid State Drive,固態(tài)硬盤(pán))

優(yōu)點(diǎn)：讀寫(xiě)速度快；防震抗摔性；低功耗；無(wú)噪音；工作溫度范圍大；輕便
缺點(diǎn)：容量小；壽命有限；售價(jià)高

HHD(hybrid hard drive,混合硬盤(pán))

優(yōu)點(diǎn)：
1. 系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間減少
2. 功耗降低
3. 生成熱量減少
4. 硬盤(pán)壽命延長(zhǎng)
5. 筆記本和PAD的電池壽命延長(zhǎng)
6. 工作噪聲級(jí)別降低
缺點(diǎn)：
1. 硬盤(pán)中數(shù)據(jù)的尋道時(shí)間更長(zhǎng)
2. 硬盤(pán)的自旋變化更頻繁
3. 閃存模塊處理失敗，不可能進(jìn)行其中的數(shù)據(jù)恢復(fù)
4. 系統(tǒng)的硬件總成本更高

HDD(Hard Disk Drive,傳統(tǒng)硬盤(pán))

優(yōu)點(diǎn)：略
缺點(diǎn)：略

---

磁盤(pán)分區(qū)

磁盤(pán)分區(qū)類型

MBR
GPT

MBR

第一分區(qū)

開(kāi)機(jī)管理程序(Bootloader)(512bytes,開(kāi)機(jī)記錄區(qū)[446bytes]+存放表[64bytes])
例如/dev/sda[1,2,3,4]

主分區(qū)、延伸分區(qū)

四個(gè)主分區(qū)或延伸分區(qū)

邏輯分區(qū)

由延伸分區(qū)繼續(xù)分割出的分區(qū)
下標(biāo)從5開(kāi)始，如/dev/sda[5,...]
分區(qū)的最小單位是：柱面

總結(jié)

主分區(qū)與延伸分區(qū)最多可以有四筆(磁盤(pán)的限制)；
延伸分區(qū)最多只能有一個(gè)；
邏輯分區(qū)是由延伸分區(qū)持續(xù)切割出來(lái)的分割槽；
能夠被格式化后，作為資料存取的分割槽為主分區(qū)與邏輯分區(qū)。延伸分區(qū)無(wú)法格式化；
邏輯分區(qū)的數(shù)量因操作系統(tǒng)而不同，在Linux系統(tǒng)中SATA硬盤(pán)已經(jīng)可以突破63個(gè)以上的分割限制。

GPT

以LBA(Logical Block Address)分區(qū)
LBA默認(rèn)扇區(qū)大小為512bytes，目前有4K大的扇區(qū)
前34個(gè)LBA(即LBA(0~33))記錄分區(qū)信息表，最后33個(gè)LBA用來(lái)備份分區(qū)信息，如下圖所示：
LBA0:開(kāi)機(jī)管理程序+GPT分區(qū)標(biāo)識(shí)
LBA1:分區(qū)表位置、大小、備份GPT分區(qū)位置、分區(qū)表檢驗(yàn)機(jī)制碼(CRC32)
LBA2~LBA32:記錄分區(qū)信息處
從LBA2開(kāi)始：每個(gè)LBA可以記錄4筆分區(qū)記錄，4*32=128筆。512bytes=128bytes(分區(qū))+相關(guān)信息+64bytes(記錄開(kāi)始/結(jié)束扇區(qū)號(hào)碼)

開(kāi)機(jī)啟動(dòng)程序

文件系統(tǒng)

磁盤(pán)格式

Windows98之前： FAT (或 FAT16)
Window2000之后：NTFS
Linux:Ext2(正統(tǒng)文件系統(tǒng))

相關(guān)概念

superblock：記錄此 filesystem 的整體資訊，包括inode/block的總量、使用量、剩餘量， 以及檔案系統(tǒng)的格式與相關(guān)資訊等；
inode：記錄檔案的屬性，一個(gè)檔案佔(zhàn)用一個(gè)inode，同時(shí)記錄此檔案的資料所在的 block 號(hào)碼；
block：實(shí)際記錄檔案的內(nèi)容，若檔案太大時(shí)，會(huì)佔(zhàn)用多個(gè) block 。[目錄block記錄了該目錄下文件名和inode編號(hào)]

分類

索引式文件系統(tǒng)
日志式文件系統(tǒng)

Ext2文件系統(tǒng)介紹

Ext2格式化后如下圖所示：

block group下內(nèi)容介紹

data block

原則上，block 的大小與數(shù)量在格式化完就不能夠再改變了(除非重新格式化)；
每個(gè) block 內(nèi)最多只能夠放置一個(gè)檔案的資料；
承上，如果檔案大於 block 的大小，則一個(gè)檔案會(huì)佔(zhàn)用多個(gè) block 數(shù)量；
承上，若檔案小於 block ，則該 block 的剩餘容量就不能夠再被使用了(磁碟空間會(huì)浪費(fèi))

inode table

inode存放內(nèi)容

該檔案的存取模式(read/write/excute)；
該檔案的擁有者與群組(owner/group)；
該檔案的容量；
該檔案建立或狀態(tài)改變的時(shí)間(ctime)；
最近一次的讀取時(shí)間(atime)；
最近修改的時(shí)間(mtime)；
定義檔案特性的旗標(biāo)(flag)，如 SetUID...；
該檔案真正內(nèi)容的指向 (pointer)；

總結(jié)

每個(gè) inode 大小均固定為 128 bytes (新的 ext4 與 xfs 可設(shè)定到 256 bytes)；
每個(gè)檔案都僅會(huì)佔(zhàn)用一個(gè) inode 而已；
承上，因此檔案系統(tǒng)能夠建立的檔案數(shù)量與 inode 的數(shù)量有關(guān)；
系統(tǒng)讀取檔案時(shí)需要先找到 inode，並分析 inode 所記錄的權(quán)限與使用者是否符合，若符合才能夠開(kāi)始實(shí)際讀取 block 的內(nèi)容。
inode記錄一個(gè)block編號(hào)需要4bytes

思考：如果一個(gè)文件有400M，假設(shè)默認(rèn)block大小為1K，磁盤(pán)是如何讀取這個(gè)文件的？
inode 記錄 block 號(hào)碼的區(qū)域定義為12個(gè)直接，一個(gè)間接, 一個(gè)雙間接與一個(gè)三間接記錄區(qū)
12個(gè)直接: 121K = 12K;1個(gè)間接:(1K/4bytes)1K = 256K;1個(gè)雙間接:((1K/4bytes)^2)1K = (256^{2)K;1個(gè)三間接:(((1K/4bytes)}2)256)1K = (256^3)K; 12 + 256 + 256256 + 256256256 (K) = 16GB

2K,4K不能這么計(jì)算，因?yàn)闀?huì)受到Ext2文件系統(tǒng)的限制

Superblock(1024bytes)

block 與 inode 的總量；
未使用與已使用的 inode / block 數(shù)量；
block 與 inode 的大小 (block 為 1, 2, 4K，inode 為 128bytes 或 256bytes)；
filesystem 的掛載時(shí)間、最近一次寫(xiě)入資料的時(shí)間、最近一次檢驗(yàn)磁碟 (fsck) 的時(shí)間等檔案系統(tǒng)的相關(guān)資訊；
一個(gè) valid bit 數(shù)值，若此檔案系統(tǒng)已被掛載，則 valid bit 為 0 ，若未被掛載，則 valid bit 為 1 。

Filesystem Description

描述每個(gè) block group 的開(kāi)始與結(jié)束的 block 號(hào)碼，以及說(shuō)明每個(gè)區(qū)段 (superblock, bitmap, inodemap, data block) 分別介於哪一個(gè) block 號(hào)碼之間

block bitmap

未使用中，使用中，空的

inode bitmap

記錄使用與未使用的 inode 號(hào)碼

創(chuàng)建一個(gè)文件的流程

先確定使用者對(duì)於欲新增檔案的目錄是否具有 w 與 x 的權(quán)限，若有的話才能新增；
根據(jù) inode bitmap 找到?jīng)]有使用的 inode 號(hào)碼，並將新檔案的權(quán)限/屬性寫(xiě)入；
根據(jù) block bitmap 找到?jīng)]有使用中的 block 號(hào)碼，並將實(shí)際的資料寫(xiě)入 block 中，且更新 inode 的 block 指向資料；
將剛剛寫(xiě)入的 inode 與 block 資料同步更新 inode bitmap 與 block bitmap，並更新 superblock 的內(nèi)容。

問(wèn)題：寫(xiě)入文件時(shí)，第三步執(zhí)行完畢后，突然斷電了，該怎么解決？

<table>
	<tr>
		<td>1.索引式文件系統(tǒng)</td>
		<td>2.日志式文件系統(tǒng)</td>
	</tr>
</table>

---

XFS文件系統(tǒng)介紹

資料區(qū) (data section)
一個(gè)檔案系統(tǒng)活動(dòng)登錄區(qū) (log section)
即時(shí)運(yùn)作區(qū) (realtime section)

資料區(qū)

inode/data block/superblock

登錄區(qū)

即時(shí)運(yùn)作區(qū)

命令xfs_info

類似 ext家族的 dumpe2fs命令

磁盤(pán)分區(qū)、格式化

分區(qū)類型

查看設(shè)備列表lsblk
查看設(shè)備唯一號(hào)blkid
查看文件系統(tǒng)分區(qū)類型parted device_name print

分區(qū)工具

gdisk:xfs分區(qū)
fdisk:ext分區(qū)
parted:兩者都可以

格式化

xfs分區(qū):mkfs.xfs
Ext4分區(qū):mkfs.ext4
通用:mkfs -t

mkfs -t vfat /dev/sda5

mkfs -t ext2 /dev/sda5

檢驗(yàn)文件系統(tǒng)

xfs:xfs_repair dev_name
ext4:fsck.ext4 dev_name

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的硬盘基础知识&&分区的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。