Linux磁盤管理與文件系統(五)

知識結構:

  • 磁盤基礎

  • 檢測並確認新磁盤

  • 規劃硬盤中的分區

  • 創建文件系統

  • 掛載,卸載文件系統



(一)磁盤基礎


磁盤:磁盤(disk)是指利用磁記錄技術存儲數據的存儲器。磁盤是計算機主要的存儲介質,可以存儲大量的二進制數據,並且斷電後也能保持數據不丟失。早期計算機使用的磁盤是軟磁盤(soft disk,簡稱軟盤),如今常用的磁盤是硬磁盤(hard disk,簡稱硬盤)。

機械硬盤:

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硬盤的物理結構

  • 盤片:硬盤有多個盤片,每盤片2面

  • 磁頭:每面一個磁頭

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硬盤的數據結構

  • 扇區:盤片被分爲多個扇形區域,每個扇區存放512字節的數據

  • 磁道:同一盤片不同半徑的同心圓

  • 柱面:不通盤片相同半徑構成的圓柱面

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磁盤容量計算:

  • 存儲容量 = 磁頭數 × 磁道(柱面)數 × 每道扇區數 × 每扇區字節數

  • 圖中磁盤是一個 3個圓盤6個磁頭,7個柱面(每個盤片7個磁道) 的磁盤,圖3中每條磁道有12個扇區,所以此磁盤的容量爲:

存儲容量 6 * 7 * 12 * 512 = 258048

  • 每個磁道的扇區數一樣是說的老的硬盤,外圈的密度小,內圈的密度大,每圈可存儲的數據量是一樣的。新的硬盤數據的密度都一致,這樣磁道的周長越長,扇區就越多,存儲的數據量就越大。

磁盤讀取響應時間:

  • 尋道時間:磁頭從開始移動到數據所在磁道所需要的時間,尋道時間越短,I/O操作越快,目前磁盤的平均尋道時間一般在3-15ms,一般都在10ms左右。

  • 旋轉延遲:盤片旋轉將請求數據所在扇區移至讀寫磁頭下方所需要的時間,旋轉延遲取決於磁盤轉速。普通硬盤一般都是7200rpm,慢的5400rpm。

  • 數據傳輸時間:完成傳輸所請求的數據所需要的時間。

小結一下:從上面的指標來看、其實最重要的、或者說、我們最關心的應該只有兩個:尋道時間;旋轉延遲。

讀寫一次磁盤信息所需的時間可分解爲:尋道時間、延遲時間、傳輸時間。爲提高磁盤傳輸效率,軟件應着重考慮減少尋道時間和延遲時間。

塊/簇:

概述

磁盤塊/簇(虛擬出來的)。 塊是操作系統中最小的邏輯存儲單位。操作系統與磁盤打交道的最小單位是磁盤塊。

通俗的來講,在Windows下如NTFS等文件系統中叫做簇;在Linux下如Ext4等文件系統中叫做塊(block)。每個簇或者塊可以包括2、4、8、16、32、64…2的n次方個扇區。

爲什麼存在磁盤塊?

讀取方便:由於扇區的數量比較小,數目衆多在尋址時比較困難,所以操作系統就將相鄰的扇區組合在一起,形成一個塊,再對塊進行整體的操作。

分離對底層的依賴:操作系統忽略對底層物理存儲結構的設計。通過虛擬出來磁盤塊的概念,在系統中認爲塊是最小的單位。

page

操作系統經常與內存和硬盤這兩種存儲設備進行通信,類似於“塊”的概念,都需要一種虛擬的基本單位。所以,與內存操作,是虛擬一個頁的概念來作爲最小單位。與硬盤打交道,就是以塊爲最小單位。

扇區、塊/簇、page的關係

  • 扇區: 硬盤的最小讀寫單元

  • 塊/簇: 是操作系統針對硬盤讀寫的最小單元

  • page: 是內存與操作系統之間操作的最小單元。

扇區 <= 塊/簇 <= page

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磁盤的接口類型:

IDE(並口)

SATA(串口)

SCSI

MBR與磁盤分區表示

主引導記錄(MBR:Master Boot Record)

  • MBR位於硬盤第一個物理扇區處

  • MBR中包含硬盤的主引導程序和硬盤分區表

  • 分區表有4個主分區,每個分區記錄佔16個字節

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  • 硬盤中的主分區數目只有4個

  • 因此主分區和擴展分區的序號也就限制在1~4

  • 擴展分區在分爲邏輯分區

  • 邏輯分區的序號將始終從5開始

Linux中將硬盤,分區等設備均表示爲文件

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文件系統類型

XFS文件系統

  • 存放文件和目錄數據的分區

  • 高性能的日誌型文件系統

  • Centos7系統中默認使用的文件系統

SWAP,交換文件系統

  • 爲Linux系統建立交換分區

Linux支持的其他文件系統類型

  • FAT16,FAT32,NTFS

  • EXT4,JFS



(二)檢測並確認新硬盤

fdisk:查看或管理磁盤分區

fdisk -l [磁盤設備]
或
fdisk [磁盤設備]

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  • Device:分區的設備文件名稱。 

  • Boot:是否是引導分區。若是,則有“*”標識。

  • Start:該分區在硬盤中的起始位置(柱面數)。

  • End:該分區在硬盤中的結束位置(柱面數)。

  • Blocks:分區的大小,以 Blocks(塊)爲單位,默認的塊大小爲 1024 字節。

  • Id:分區對應的系統 ID 號。83 表示 Linux 中的 XFS 分區或 EXT4 分區、8e 表示 LVM 邏 輯卷。

  • System:分區類型。

(三)規劃硬盤中的分區

交互模式中的常用的命令

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m  幫助信息

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p  顯示分區列表

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n  創建分區

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d  刪除分區

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t  轉換分區類型 id轉換

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w  保存修改

q  退出

(四)創建文件系統

創建文件系統(格式化)-mkfs

mkfs -t 文件系統類型 分區設備
或
mkfs.xfs 分區設備

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創建交換文件系統(格式化)-mkswap

mkswap 分區設備
swapon 分區設備
swapoff 分區設備
/proc/meminfo | grep SwapTotal 查看交換分區大小

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(五)掛載,卸載文件系統-mount umount

掛載文件系統,IOS鏡像到指定文件夾

mount [-t 類型] 存儲設備 掛載點目錄
mount -o loop ISO鏡像文件 掛載點目錄

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卸載文件系統

umount 設備文件或者掛載點


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設置文件系統自動掛載

/etc/fstab配置文件

包含需要開機後自動掛載的文件系統記錄

vim /etc/fstab

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/dev/sdb2:設備名稱 

/opt/mnt1:掛載點 

xfs:文件系統類型 

defaults:功能權限  

0不開啓容災備份 0不開啓啓動檢查序列         中間用空格鍵或者tab鍵區分


刷新掛載

mount -a 刷新掛載(自動掛載配置文件)

查看磁盤使用情況

df [-hT]

“-h” 選項可以顯示更易讀的容量單位

“-T”選項用於顯示對應文件系統的類型

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後語:

磁盤管理和文件系統在Linux中是至關重要的,也是入門Linux的一個基礎!!!

通過此文希望能對您有些許幫助

謝謝閱讀!!!


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