Linux磁盘及文件系统概念

一、磁盘

1.IO接口类型

(1)传输类型分类

并口：同一线缆可以接多块设备；

IDE一个总线两个，主，从

SCSI：宽带：16-1；窄带：8-1

串口：同一线缆只可以接一个设备；

(2)硬盘类型分类(理论传输数据)

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

2.硬盘种类和磁盘介绍

(1)机械硬盘：内部真空

磁盘：正反面含有磁性物质的盘片，由一个马达固定所有磁盘转动，固定角速度

每个盘片正反面各有一个磁头，所有磁头固定在一个机械臂上

平均寻道时间：5400rpm, 7200rpm, 10000rpm, 15000rpm转速

track(磁道)：每个盘片上出厂格式化

sector(扇区)：512bytes单位

cylinder(柱面)：不同盘面上同一编号的磁道组合在一起，分区划分按照柱面实现

越靠近较外部分区的柱面组成的分区，越快。Windows上c盘在最外面

(2)固态硬盘

类似与多个并行U盘，工作模式上模拟机械硬盘的机制。

电器设备，速度个人笔记本是原来的3到5倍，读400个iops(io per second)、写200iops

3.设备

(1)设备类型

块(block)：随机访问，数据交换单位是“块”；

字符(character)：线性访问，数据交换单位是“字符”，一般为串行设备；

(2)FHS标准下设备文件表示：/dev

1)设备文件：关联至设备的驱动程序；设备的访问入口；

2)设备号：

major：主设备号，区分设备类型；用于标明设备所需要的驱动程序；

minor：次设备号，区分同种类型下的不同的设备；是特定设备的访问入口；

(3)mknod命令：创建快或者字符设备特殊文件命令

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

-m MODE：创建后的设备文件的访问权限；

(4)设备文件名：ICANN互联网名称地址分配机构规定

1)磁盘：IDE： /dev/hd[a-z]

SCSI, SATA, USB, SAS: /dev/sd[a-z]

2)分区：/dev/sda#：      /dev/sda1, ...

注意：CentOS 6和7统统将硬盘设备文件标识为/dev/sd[a-z]#

(5)引用设备的方式：设备文件名，卷标，UUID

4.格式化

低级格式化：硬件制造商、分区之前划分磁道，形成簇

高级格式化：分区之后对分区进行，创建文件系统

每种操作系统所设置的文件属性/权限不相同，为了存放这些所需的数据

5.MBR(Master Boot Record):主引导分区，为一个编号为0的512Mb的扇区

446bytes：bootloader,引导加载器程序，主引导记录，引导启动操作系统的程序；

64bytes：分区表，每16bytes标识一个分区，一共只能有4个分区；

2bytes：表示MBA是否有效；55AA为有效；

注意：

1) 主分区最多四个，扩展分区只能一个

2) 扩展分区不能单独使用，要继续分成逻辑分区，逻辑分区可以由多个

3) 一个分区就是一个独立的文件系统

4) 主分区和扩展分区的标识：1-4；逻辑分区：5+

二、VFS虚拟文件系统

1.VFS: Virtual File System，不同文件系统和上层接之间口的中间层

2.VFS支持的文件系统

Linux的文件系统: Ext系列[ext2(无日志功能), ext3, ext4](CentOS 5/6)

xfs(CentOS 7单个文件大小无上限), reiserfs, btrfs

光盘：iso9660

网络文件系统：nfs, cifs

集群文件系统：gfs2, ocfs2

内核级分布式文件系统：ceph

Windows的文件系统：vfat, ntfs

伪文件系统：proc, sysfs, tmpfs, hugepagefs

Unix的文件系统：UFS， FFS， JFS

交换文件系统：swap

用户空间的分布式文件系统：mogilefs, moosefs, glusterfs

3.日志文件系统

Ext2之后改系列所增加的新功能

工作模式：在日志区域内进操作，完成后写入inode和block区域中，防止错误而要全盘扫面

会占用空间，且占用CPU的性能，但时硬件的发展可以抵消这些不足