马哥博客作业第五周

磁盘存储

磁盘结构

- - 1.1 设备文件
  1. 一切皆文件：open(), read(), write(), close()
  2. 设备文件：关联至一个设备驱动程序，进而能够跟与之对应硬件设备进行通信
  - 设备号码：
    - 主设备号：major number, 标识设备类型
    - 次设备号：minor number, 标识同一类型下的不同设备
  - 设备类型：
    - 块设备：block，存取单位“块”，磁盘
    - 字符设备：char，存取单位“字符”，键盘
  - 磁盘设备的设备文件命名：
  1. 1. /dev/DEV_FILE
    2. /dev/sdX #SCSI, SATA, SAS, IDE,USB
    3. /dev/nvme0n# #nvme协议硬盘，（如：第一个硬盘：nvme0n1，第二个硬盘：nvme0n2）
  - - 虚拟磁盘：
      /dev/vd /dev/xvd
  - 不同磁盘标识：a-z,aa,ab…
    - 示例：/dev/sda，/dev/sdb, ...
  - 同一设备上的不同分区：1,2, ...
  1. 1. /dev/sda1
    2. /dev/sda5
    - 范例：创建设备文件
  - 1.2 硬盘类型
  1. 1. IDE：133MB/s，并行接口，早期家用电脑
    2. SCSI：640MB/s，并行接口，早期服务器 SATA：6Gbps，
    3. SATA数据端口与电源端口是分开的，即需要两条线，一条数据线，一条电源线
    4. SAS：6Gbps，SAS是一整条线，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中不包含供电线。SATA标准其实是SAS标准的一个子集，二者可兼容，SATA硬盘可以插入 SAS主板上，反之不成
    5. USB：480MB/s
    6. M.2：
  - 服务器硬盘大小
    1. LFF：3.5寸，一般见到的那种台式机硬盘的大小
    2. SFF：Small Form Factor 小形状因数，2.5寸，注意不同于2.5寸的笔记本硬盘
    3. L、S分别是大、小的意思，目前服务器或者盘柜采用sﬀ规格的硬盘主要是考内虑增大单位密度内的磁盘容量、增强散热、减小功耗
  - 1.3 机械硬盘和固态硬盘
  1. 1. 机械硬盘（HDD）：Hard Disk Drive，即是传统普通硬盘，主要由：盘片，磁头，盘片转轴及控制电机，磁头控制器，数据转换器，接口，缓存等几个部分组成。
    2. 固态硬盘（SSD）：Solid State Drive，用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元（FLASH芯片、DRAM芯片）组成。
    3. 相较于HDD，SSD在防震抗摔、传输速率、功耗、重量、噪音上有明显优势，SSD传输速率性能是HDD 的2倍相较于SSD，HDD在价格、容量占有绝对优势硬盘有价，数据无价，目前SSD不能完全取代HHD
  - 1.4 硬盘存储术语

硬盘存储术语 CHS

head：磁头磁头数=盘面数
track：磁道磁道=柱面数
sector：扇区，512bytes
cylinder：柱面 1柱面=512 * sector数/track*head数=512*63*255=7.84M

范例:

#查看CHS

范例：识别SSD和机械硬盘类型

#1表示机械，0表示SSD

CHS（是FDISK在分区期间所需磁盘信息）

1. CHS采用 24 bit位寻址
2. 其中前10位表示cylinder，中间8位表示head，后面6位表示sector
3. 最大寻址空间 8 GB

LBA(Logical Block Addressing)逻辑块寻址模式。管理的硬盘百空间可达 8.4GB。）

1. LBA是一个整数，通过转换成 CHS 格式完成磁盘具体寻址
2. ATA-1规范中定义了28位寻址模式，以每扇区512位组来计算，ATA-1所定义的28位LBA上限达到 128 GiB。2002年ATA-6规范采用48位LBA，同样以每扇区512位组计算容量上限可达128Petabytes
- - LBA和CHS区别
  1. 一、主体不同
    
    1、lba模式：是描述计算机存储设备上数据所在区块的通用机制，用在像硬盘这样的辅助记忆设备。
    
    2、chs模式：是FDISK在分区期间所需zhidao的磁盘信息。
  2. 二、方式不同
    
    1、lba模式：从0开始编号来定位区块，第一区回块LBA=0，第二区块LBA=1，依此类推。
    
    2、chs模式：每张磁片的正反两面各有一个磁头，一个磁头对应一张磁片的一个面。因此，用第几磁头就可以表示数据答在哪个磁面。
  3. 三、作用不同
    
    1、lba模式：可以意指某个数据区块的地址或是某个地址所指向的数据区块。
    
    2、chs模式：可用于某些不能自动检测模式的BIOSCHS寻址模式。

管理存储
- - 使用磁盘空间过程

1. 1. 设备分区
  2. 创建文件系统
  3. 挂载新的文件系统

- - 2.1 磁盘分区

- - 磁盘分区的作用
1. 1. 优化I/O性能
  2. 实现磁盘空间配额限制
  3. 提高修复速度
  4. 隔离系统和程序
  5. 安装多个OS
  6. 采用不同文件系统
- - 分区方式
    两种分区方式：MBR，GPT
  - MBR分区
1. - - MBR：Master Boot Record，1982年，使用32位表示扇区数，分区不超过2T

- - 划分分区的单位：

1. 1. CentOS 5 之前按整柱面划分
  2. CentOS 6 版本后可以按Sector划分
  3. 0磁道0扇区：512bytes
  4. 446bytes: boot loader
  5. 64bytes：分区表，其中每16bytes标识一个分区
  6. 2bytes: 55AA

- - 管理分区
    - 列出块设备: lsblk
    - 创建分区命令
    1. fdisk 管理MBR分区
    2. gdisk 管理GPT分区
    3. parted 高级分区操作，可以是交互或非交互方式
  - parted 命令
    注意：parted的操作都是实时生效的，小心使用
  - 格式：parted [选项]... [设备 [命令 [参数]...]...]
  - 范例：
  1. 1. parted /dev/sdb mklabel gpt|msdos
    2. parted /dev/sdb print
    3. parted /dev/sdb mkpart primary 1 200 （默认M）
    4. parted /dev/sdb rm 1 parted –l 列出所有硬盘分区信息
  - 分区工具fdisk和gdisk
  1. 1. gdisk [device...] 类fdisk 的GPT分区工具
    2. fdisk -l [-u] [device...] 查看分区
    3. fdisk [device...] 管理MBR分区
    - 子命令：
    1. p 分区列表
    2. t 更改分区类型
    3. n 创建新分区
    4. d 删除分区
    5. v 校验分区
    6. u 转换单位
    7. w 保存并退出
    8. q 不保存并退出
  - 查看内核是否已经识别新的分区

cat /proc/partations

新增分区用:

partx -a /dev/DEVICE

kpartx -a /dev/DEVICE -f: force
删除分区用:

partx -d --nr M-N /dev/DEVICE

范例:非交互式创建分区

echo -e \'n\np\n\n\n+2G\nw\n\' | fdisk /dev/sdc