磁碟管理

磁碟管理

懶惰的文字搬運工。

一、磁碟基礎概念

　　對文件操作指令

　　　　open() read() write() close()

　　設備號碼：

　　　　主設備號：major 　　　　標識設備類型

　　　　次設備號：minor 　　　　在同一設備類型設備下區分不同設備

 　　　如果主設備號和次設備號一致，說明兩者就是同一個設備。即使文件的INODE不一樣也是同一個設備

　　硬碟介面及速率

　　　　IDE 　　　　   133MB/S　　　　　　　　　　並口

　　　　SCSI 　　　　 640MB/S　　　　　　　　　　並口

　　　　STAT 　　　　6Gbps等同於768MB/S　　　　串口

　　　　SAS 　　　　  6Gbps等同於768MB/S　　　　串口

　　　　USB 　　　　  480MB/S

　　　　M.2 　　　　450MB/s

　　　　　　NVME 　3200 MB/s

　　　　註意，速度不單單是由介面決定了。

　　　　並口介面：同一線纜可以接多個設備

　　　　串口介面：同一線纜只能接一個設備

　　伺服器硬碟大小：

　　　　LFF 3.5寸，早期都是這種。和普通家用電腦一樣

　　　　SFF 2.5寸，不同與2.5英寸的筆記本硬碟

　　機械硬碟：

　　　　生產中一般都是用機械硬碟。容量大，性價比高。由磁頭、機械臂、碟片組成

　　　　　　　　磁頭： header 　　　　磁頭數=盤面數

　　　　　　　　磁軌： cylinder 　　　  磁軌數=柱面數  

　　　　　　　　扇區： secotr 512位元組

　　　　在centos7及以後版本就不在按照柱面劃分分區了，而以扇區作為劃分分區的單位，更加精細化。

　　　　centos5\6還是以柱面為單位進行劃分分區

　　　　機械硬碟轉速 5400 7200 10000 15000 RPM 每分鐘轉多少圈

　　定址方式：

　　　　CHS: 早先方式，已經淘汰

　　　　　　CHS的意思就是先確認柱面(Cylinder)，再確認磁頭(Header)，最後確認扇區(Sector)。先柱面再磁頭再扇區

　　　　　　CHS採用24位定址

　　　　　　　　其中前10位表示磁軌，中間8位表示磁頭，後6位表示扇區

 　　　　　　　　　　　　2^10*2^8*2^6=1024*256*64=16,777,216

　　　　　　磁碟最大容量：

　　　　　　　　　　　　16,777,216*512=8,589,934,592‬=8,388,608‬K=8,192M=8G

　　　　LBA:

　　　　　　LBA是一個整數，通過轉換成CHS格式繼續完成磁碟具體定址

　　　　　　　　ATA-1規範採用28位LBA，同樣每個扇區512位元組。最大128GB

　　　　　　　　ATA-6規範採用48位LBA,同樣每個扇區512位元組。最大128PB

　　　　　　最大定址個數：2^48

　　　　　　磁碟最大容量：2^48*512=131,072‬T=128P

　　　　磁軌號越小，速度越快。磁軌號越大，速度越快。

　　　　訪問數據的時間=尋道的時間 + 碟片轉圈的時間 + 起頭讀數據的時間

　　　　　　　　　　也可以把碟片轉圈的時間算到尋道的時間內

　　硬碟的命名：

　　　　centos5中： IDE 稱為 hd## hda1 hda2 hdb1 hdc1...

　　　　　　　　　　STAT稱為 sd## sda1 sda2 sdb1 sdb2...

　　　　　　　　　　USB 稱為 sd## sda1 sda2 sdb1 sdb2...

　　　　　　　　　　SAS 稱為 sd## sda1 sda2 sdb1 sdb2...

　　　　　　　　　　SCSI稱為 sd## sda1 sda2 sdb1 sdb2...

　　　　centos6\7\8中： 無論IDE還是STAT SCSI SAS都稱為sd##

二、磁碟分區：

(一)、添加硬碟

　　查看硬碟的方式：

　　　　cat  /proc/partitions 　　　　查看記憶體中的分區表信息

　　　　ll  /dev/sd* 　　　　　　　　 查看記憶體中的設備信息

　　　　lsblk 　　　　　　　　　　　 查看記憶體中的設備分區信息

　　　　fdisk  -l 　　　　　　　　　　查看硬碟中的分區信息

　　在不關機重啟的下識別硬碟

　　　　echo '---' > /sys/class/scsi_host/host0/scan

　　　　　　　　其中host0可以改成host1 host2 host3 host4

　　　　　　　　其中scsi_host標識是scsi介面類型的磁碟

　　　　小技巧：可以定義成別名

　　　　　　　　alias scandisk='echo '\''- - -'\'' > /sys/class/scsi_host/host2/scan;echo '\''- - -'\'' > /sys/class/scsi_host/host0/scan' #表示數字0-n

　　判斷硬碟類型：

　　　　lsblk -d -o name,rota 1　　表示機械硬碟 0表示固態硬碟

　　　　　　　　-f 　　可以顯示對應的文件系統

　　　　cat /sys/block 1　　表示機械硬碟 0表示固態硬碟

(二)、分區介紹

　　磁碟分區格式化分為低級格式化和高級格式化。

　　　　低級格式化主要是磁碟生產廠商再磁碟出廠時進行的，主要時劃分磁軌，生成簇。

　　　　高級格式化主要是用來創建文件系統。

　　分區的優勢：

　　　　　　優化I/O性能

　　　　　　實現磁碟空間配額限制

　　　　　　提高修複速度

　　　　　　隔離系統和程式

　　　　　　安裝多個OS

　　　　　　採用不同文件系統

　　查看分區信息

　　　　　　cat /proc/partitions 　　　　查看記憶體中的分區表信息

　　　　　　ll /dev/sd* 　　　　　　　　 查看記憶體中的設備信息

　　　　　　lsblk 　　　　　　　　　　　查看記憶體中的設備分區信息

　　　　　　fdisk -l 　　　　　　　　　　查看硬碟中的分區信息

　　現在磁碟分區格式有兩種類型，一種是早期的MBR類型，一種是現在較為流行的GPT類型。

　　MBR類型:

　　　　MBR，又稱為主引導記錄(Master Boot Record)，位於0柱面，0磁頭，0扇區當中。使用了32位二進位來表示扇區數。也就是最大隻能支持2TB大小的磁碟。

　　　　該扇區共計512位元組，分成三個部分。

　　　　第一部分：前446位元組，用來存放操作系統引導程式(bootloader)，這是引導某個分區上的操作系統起來的第一段程式。

　　　　第二部分：後64位元組，用來存放分區表。每16個位元組標識一個主分區，一共可以標識4個主分區。

　　　　　　其中每個分區16個位元組介紹：

 　　　　　　　 　第1個位元組：引導標誌，十六進位80表示活動分區，00表示非活動分區。在一個硬碟上只能由一個活動分區，標識此分區上存在操作系統。

  　　　　　　　   第2~4個位元組：描述了分區起始位置的磁頭號，柱面號，扇區號。其中第2個位元組的8位標識起始磁頭號，第3個位元組低6位標識起始扇區號，第3個位元組高2位和第4個位元組的8位標識起始柱面號。這3個位元組也就是分區起始位置的CHS描述方法

 　　　　　　　　 第5個位元組：分區類型，0標識分區未使用。83表示linux類型分區,82表示swap分區，8e表示LVM邏輯捲，05表示擴展分區

  　　　　　　　　第6~8個位元組：描述了分區結束位置的磁頭好，柱面號，扇區號。其中第6個位元組的8位標識結束磁頭號，第7個位元組低6位標識結束扇區號，低7個位元組高2位和第8個位元組的8位標識結束柱面號。這3個位元組也就是分區結束位置的CHS描述方法

  　　　　　　　　第9~12個位元組：使用LBA方式描述了分區的起始位置。

 　　　　　　　　 第13~16個位元組，使用LBA方式描述了分區的結束位置。

　　　　第三部分：最後2個位元組，有效標識位，55AA表示分區表有效。

　　　　如果4個分區不夠使用，可以拿出一個主分區來擴展使用，變成擴展分區。擴展分區的16個位元組裡面記錄了另外一段磁碟空間，利用另外一段磁碟空間的EBR（前512位元組）記錄分區信息，

　　　　其中EBR的前446位元組未使用，中間64位元組，最後2位元組的結束表示。

　　　　而中間64位元組中，

　　　　　　　　第一個16個位元組記錄了當前邏輯分區的起始位置、結束位置、磁碟類型等等，同MBR類型；

　　　　　　　　第二個16個位元組記錄了下一個邏輯分區的起始位置、結束位置、磁碟類型等，同MBR

　　　　　　　　第三個16個位元組，未使用

　　　　　　　　第四個16個位元組，未使用

　　　　這樣就可以突破只能記錄4個分區的限制了。同時也就解釋了邏輯分區不允許中間有間隔，如果刪了sda5後，後面的sda6就會自動變成sda5的原因，因為邏輯分區是靠前一個邏輯分區中的EBR記錄下一個邏輯分區的起始位置的。

　　　　MBR分區中一塊硬碟最多有4個主分區或者也可以有最多3個主分區+1個擴展分區（N個邏輯分區）

　　　　例如，　　我們想劃分出6個分區，就有下麵幾種可行方案

　　　　　　　　一個主分區和五個擴展分區：1P + 5L

　　　　　　　　　　　　sda1 + sda5 + sda6 + sda7 + sda8 + sda9

　　　　　　　　兩個主分區和四個擴展分區：2P + 4L

　　　　　　　　　　　　sda1 + sda2 + sda5 + sda6 + sda7 + sda8

　　　　　　　　三個主分區和三個擴展分區：3P + 3L

　　　　　　　　　　　　sda1 + sda2 + sda3 + sda5 + sda6 + sda7

　　　　備註：所有的邏輯分區一定是從5號開始的，前1~4可以是主分區和擴展分區。