Linux之磁盘管理,分区

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Linux之磁盘管理,分区

余二五 2017-11-23 19:12:00 浏览988
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1)IO事件的产生

cpu轮循、硬件通知机制

2)识别硬件:

硬件层次:

1、IO端口、缓冲器

2、可编程中断控制设备:设备注册 不同的中断信号

软件/操作系统层次:

命名通过数字或字母

linux一切皆文件:设备文件:访问设备的接口、设备类型b,c

命名方式: 硬件接口

接口速率:IDE:133MB/S,SCSI:670MB/S,SATA:700MB/S,SAS:700MB/S,USB:450MB/S

3)接收时:数据要被处理:CPU指挥着数据载入到内存,然后到cpu。


4)track,cylinder,sector

track: 存储数据,

cylinder:不同盘片,相同编号的track

sector: 每个track中划分

虚拟扇区: 不同track,sector数量一样,大小一样,

mbr:512bytes, uefi:4k

mbr: 446(引导加载器) 64分区表 2 55AA(510有效)

   逻辑分区和扩展分区的编号机制,扩展任意编号 逻辑从5开始


一、硬件

    cpu(运算器、控制器), 内存,硬盘(U盘)、网络设备,键盘、鼠标、显示器


1)cpu cpu的个数并非越多越好,1个和尚挑水喝,2个和尚抬水喝,为什么3个和尚没水喝?_,cpu内控制器用于完成硬件的控制,多个cpu时,可能会发生硬件资源争用,需要通过内核硬件体系自身完成协调,协同工作。

如果协调的好,多个CPU能够发挥单个CPU多倍的性能,否则协调时间占比越大,性能不升反降

2)内存 Random Access Memory “易失性存储”暂时存放CPU中的运算数据,以及与硬盘等外部存储器交换的数据。不断的填充电荷保证数据的持久

3)硬盘:硬盘是电脑主要的存储媒介之一,由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。碟片外覆盖有铁磁性材料。

4)网卡:网卡是工作在链路层的网络组件,是局域网中连接计算机和传输介质的接口,不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配,还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。


二、内核

1、软件层次,需要较为复杂的逻辑实现协调硬件工作

2、抽象硬件功能为系统调用、库调用

3、驱动硬件,让硬件工作起来。第三方提供商所提供硬件的驱动,为避免驱动内的恶意代码,安装驱动时会检查硬件驱动的 数字签名 ....

4、对硬件的管理,仅在硬件驱动层次的管理,对硬盘的使用、空间的分配,由用户间的程序


程序员面向的编程接口

硬件规格:写程序时,将会考虑更多与硬件相关的特性(cpu,ram,...)

系统调用:简化硬件接口,较为底层

库调用:系统call二次封装


IOevent的基本概念


"如何"得知产生硬件事件 -- I/O设备触发IO事件 -- CPU如何知道"哪个"硬件需要有数据产生或需要获取数据 --- CPU通知内核 -- 内核决定接收或拒绝数据


一、cpu如何得知硬件产生了事件或有数据产生?


轮循:也被称为忙等待,等待别人输入数据,自己忙的团团转,CPU定时发出询问,依序询问每一个周边设备是否需要其服务,有即给予服务,服务结束后再问下一个周边,接着不断周而复始。

wKioL1mG1HLwBNuCAAB3HrUMoQs436.png


通知机制:任何一个I/O设备当其有数据传输的需要时 或 有I/O事件到达时,设备通知给CPU。

wKiom1mG1R7AzjvUAABYXW4f7Ng908.png


二、cpu如何识别是哪个硬件有数据传输的需要


1)硬件层次:硬盘工作的内置的电器特性实现


可编程中断控制设备微处理器与外设之间的中断处理的桥梁,由外设发出的中断请求需要中断控制器来进行处理。

此设备上有多个针脚,每个针脚可供硬件设备注册使用,CPU中由硬件设备注册使用的不同的中断信号

针脚数量小,但是可以复用

针脚可以基于某种形式复用

i/o端口:16bits二进制数字定义端口,每个端口是一个缓冲器,一共有2^16=65535种变化或端口,每个硬件都会在cpu处注册使用不同的端口,一般说来:其中1个端口用来发送数据,1个端口用于接收数据,cpu根据不同的端口判断不同的硬件。

wKiom1mG11Ki1b1NAACDPmspWqk968.png

2)软件层次

   由linux哲学思想“一切皆文件”

识别设备:

    人易读的是字母:设备文件 

    内核只能数字:   设备号码

抽象为文件的优点:对设备的操作仅需要通过简洁的文件接口实现

文件接口:read(),write(),open(),close()

设备类型:

    块设备:随机访问设备: 存储单位 "块" 硬盘

    字符设备: 线性访问敲锣:存储单位 "字符" 键盘


设备文件是一种特殊文件,是设备的访问入口

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crw-rw-rw-   1 root     root       1,   3 Jul 31 14:51 /dev/null
c        字符型
rw-      
rw-      
rw-      
1       
左root   
右root    
1 major number 主设备号码:标示不同的设备类型
3 minor number 次设备号码:同一类型设备下不同的设备
 
########没有文件大小,对于设备文件来说,只有metadata(属性信息),没有data


设备文件的命名:依据设备的接口

    主机与设备的建立关联关系

    主板提供接口

    线缆:硬件设备和主板接口交互数据传输专门设计

    工业标准:有统一的标准、电压、同步调工作

wKioL1mG37ijFuGjAAA21kSzKww982.png

CentOS 5:    ide /dev/hd[a-z], scsi sata sas usb /dev/sd[a-z]

CentOS 6+: ide scsi sata sas usb /dev/sd[a-z]

相同设备不同分区命名:

/dev/sda[1- oo]   


不同接口的接口速率

并口:IDE: 133MB/S , SCSI: 640MB/S

串口:SATA 3.0: 6GPbs == 700MB/S , SAS: 6Gpbs

    并口:多条线缆间的信号干扰,干扰后就会导致重传 ,为了避免干扰,传输速率只能降低。

    串口:单线无干扰,单车道只要 步调一致时,每秒只要传送更多的数据位即可

USB 3.0: 450MB/S


实际体验速率取决于两个方面:

1、接口速率

2、硬盘,例如同样是SATA 3.0,固态硬盘和机械式硬盘哪个快?同样是机械式硬盘,同样的接口,西数和西捷哪个快?


机械式硬盘的基本工作机制


    组成

    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。

wKioL1mG4ZPjc5U0AAJX5Rx2JUY983.png



track,磁道用于存储数据的位置,密度越高,存储大小越大


硬盘两面读写

柱面不同盘片的不同盘面有相同编号的磁道

扇区每个磁道划分成的小的区域

wKiom1mG4g7SyP5oAAHarGbqLkc806.png

虚拟扇区虚拟视图上看,在整个硬盘上,每个磁道,扇区大小一样,数量一样

    扇区的大小: mbr(512bytes) uefi(4k)


磁头每个盘面有一个磁头,磁头距离盘面不到几毫米,磁头固定在同一个组合臂上

    距离近,避免划伤硬盘,应该避免振动。


机械式硬盘的分区方式


分区:把一个存储空间逻辑角度上划分为多个不同的空间。 当作不同的硬件设备各自独立使用

如何分区:按柱面分,由外向内多个柱面组合在一起作一个分区,再由外向内多个柱面组合在一起作一个分区,....。

分区的特点:越靠外的柱面,单位时间内划过的或磁头所能走过的距离越长,数据读写率越向,越靠内越差。 一般分区的编号由外向内依次增大



磁盘识别分区:

    硬盘的0柱面,0磁道,0扇区,系统预留的,不属于任何分区,512bytes


MBR(Master Boot Record) 主引导记录

    512 bytes = 64bytes + 446bytes + 2 bytes

446bytes: 引导加载器 bootloader

64bytes:保存分区表,比尔盖茨认为的,当时只有1M大小的硬盘,分为4个分区足以。16bytes为一个分区。

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4个主分区
3个主分区(1,2,3) + 1扩展(4)+n个逻辑分区
**扩展分区可以为1,逻辑分区起始的编号 一定为5.

2bytes: 5A , 前510个bytes有效


注意:mbr分区当硬盘大于2T时,只能识别2T。大于2T的硬盘只能用GPT格式分区。


分区管理工具


fdisk(各发行版均会提供) 管理15个分区

parted,sfdisk


查看内核识别的分区

# cat /proc/partitions


让内核重读分区表

# partx -a <disk>

    -n M[-N]

        M     指定分区

        M-N 指定范围


kpartx命令

    kpartx [OPTIONS...] /dev/DEV-FILE 

        -a 添加分区映射

        -f 强制添加


centos5上: partprobe /dev/DEV-FILE


fdisk命令

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#  type fdisk
fdisk is /usr/sbin/fdisk
 
[root@izpo45bh60h6bsz ~]# fdisk --help
Usage:
 fdisk  <disk>    change partition table
     Command action
       d   删除一个分区
       l   列出所有id,id用于标示用于那种操作系统的标示
       m   获取帮助
       n   创建一个新分区
       p   显示已有分区
       q   放弃更新并退出
       t   改变分区id
       w   将更新写入磁盘并退出
 
 fdisk [options] -l <disk> list partition table(s)
  
 fdisk -l ##列出所有分区表
 fdisk -l <disk> ##列出指定的分区表


使用示例

查看所有磁盘分区

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[root@localhost ~]# fdisk -l
[root@localhost ~]# fdisk -l /dev/[sh]d[a-z]

查看指定分区

1
[root@localhost ~]# fdisk -l /dev/sda


添加分区

==进入管理分区表的命令行

wKiom1mJPpTCR7K6AAAb24ZcA5w164.png-wh_50

==显示已有的分区,mbr中只能有4个分区,如果要更多时,需要添加扩展分区

wKiom1mJPsrxIaaOAAA6teE2Gw8447.png-wh_50

==当前分区编号为2可以继续添加主分区

wKioL1mJPvHCeicSAAAmyBqgM4Q354.png-wh_50

==显示添加的结果,并保存退出

wKiom1mJPyHydeYVAABZXdpgXyk903.png-wh_50


显示当前内核中识别的分区信息

wKiom1mJPR6QB1HEAAAcRaR139s135.png


内核重读分区表(此处多添加了一个扩展分区和逻辑分区,添加扩展分区见结尾处)

wKioL1mJO1_AChiQAABMYeGprXs992.png


删除指定的分区

wKiom1mJPLOwoSD7AAAaopYG2Cs331.png




======添加扩展分区=====验证逻辑分区只能从5开始

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1、查看指定设备
[root@localhost ~]# fdisk -l /dev/sdb
 
Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 2610 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00000000
 
[root@localhost ~]
 
2、分区
[root@localhost ~]# fdisk  /dev/sdb  ##改变/dev/sdb分区表
Command (m for help): n              ##添加一个新分区
Command action
   e   extended
   p   primary partition (1-4)
e                        ##逻辑分区
Partition number (1-4): 1
First cylinder (1-2610, default 1): 
Using default value 1
Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (1-2610, default 2610): 
Using default value 2610
 
Command (m for help): p
 
Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 2610 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x52ca09b2
 
   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1               1        2610    20964793+   5  Extended     ##扩展分区可为1
Command (m for help): n
Command action
   l   logical (5 or over)
   p   primary partition (1-4)
l
First cylinder (1-2610, default 1): 
Using default value 1
Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (1-2610, default 2610): +10G
 
Command (m for help): p
 
Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 2610 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x52ca09b2
 
   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1               1        2610    20964793+   5  Extended
/dev/sdb5               1        1306    10490382   83  Linux   ##逻辑分区起始区5
 
Command (m for help):










本文转自 lccnx 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/sonlich/1954050,如需转载请自行联系原作者

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