硬件设备在Linux系统中的表现

    设备文件

     I/O Ports: I/O设备地址

     一切皆文件：

        open(), read(), write(), close()

     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

     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

   

硬盘接口类型

并行：

    IDE： 133MB/s

    SCSI： 640MB/s

串口：

        SATA： 6Gbps

        SAS： 6Gbps

        USB： 480MB/s

    rpm: rotations per minute(转速)


设备文件

磁盘设备的设备文件命名： /dev/DEV_FILE

IDE: /dev/hd

SCSI, SATA, SAS, USB: /dev/sd

    不同设备： a-z

    /dev/sda, /dev/sdb, ...

同一设备上的不同分区： 1,2, ...

    /dev/sda1, /dev/sda5


硬盘物理结构


    硬盘存储术语

     head：磁头

     track：磁道

     cylinder: 柱面

     secotr: 扇区， 512bytes

   

        使用分区空间

         设备识别

         设备分区

         创建文件系统

         标记文件系统

         在/etc/fstab文件中创建条目

         挂载新的文件系统


    磁盘分区

为什么是分区？

优化I/O性能

实现磁盘空间配额限制

提高修复速度

隔离系统和程序

安装多个OS

硬盘分区

       为什么是分区？

        优化I/O性能

        实现磁盘空间配额限制

        提高修复速度

        隔离系统和程序

        安装多个OS


    分区

     两种分区方式： MBR， GPT

     MBR: Master Boot Record， 1982年， 使用32位表示扇区数,分区不超过2T

     如何分区：按柱面

     0磁道0扇区： 512bytes

        446bytes: boot loader

        64bytes：分区表

        16bytes: 标识一个分区

        2bytes: 55AA

      4个主分区； 3主分区+1扩展(N个逻辑分区)


    MBR分区结构


    GPT分区

         GPT:GUID patition table 支持128个分区，使用64位，支

        持8Z（512Byte/block ） 64Z （4096Byte/block）

         使用128位UUID 表示磁盘和分区 GPT分区表自动备份在头

        和尾两份，并有CRC校验位

         UEFI (统一扩展固件接口)硬件支持GPT


        GPT分区结构

        EFI部分又可以分为4个区域： EFI信息区(GPT头)、分区表、 GPT分区、备份区域

    管理分区

         列出块设备

        blkid

         创建分区使用：

            fdisk 创建MBR分区，也支持GPT，对于一块硬盘，最多只能管理15分区

            gdisk 创建GPT分区

            GNU parted 高级分区操作（创建、复制、调整大小等等）

         partprobe－重新设置内存中的内核分区表版本

         fdisk /dev/sdb

         gfisk /dev/sdb

         # fdisk -l [-u] [device...]

         子命令：

         p 分区列表

         t 更改分区类型

         n 创建新分区

         d 删除分区

         w 保存并退出

         q 不保存并退出

        分区工具fdisk和gdisk

    

    同步分区表

         查看内核是否已经识别新的分区：

        # cat /proc/partations

           通知内核重新读取硬盘分区表

            新增分区用

        partx -a -n M:N /dev/DEVICE

        kpartx -a /dev/DEVICE -f: force

    删除分区用

        partx -d -n M:N /dev/DEVICE

        centos6: –nr N-M

         CentOS 5， 7: 使用partprobe

         partprobe [/dev/DEVICE]

    

    parted命令

         parted的操作都是实时生效的，小心使用

         用法： parted [选项]... [设备 [命令 [参数]...]...]

        parted /dev/sdb mklabel gpt|msdos

        parted /dev/sdb print

        parted /dev/sdb mkpart primary 1 200 （默认M）

        parted /dev/sdb rm 1

        parted -l

    

    文件系统

         文件系统是操作系统用于明确存储设备或分区上的文件的方

        法和数据结构；即在存储设备上组织文件的方法。操作系统

        中负责管理和存储文件信息的软件结构称为文件管理系统，

        简称文件系统。

         从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组

        织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的

        系统。具体地说，它负责为用户建立文件，存入、读出、修

        改、转储文件，控制文件的存取，安全控制，日志，压缩，

        加密等。

    

    文件系统类型

     Linux文件系统: ext2, ext3, ext4, xfs（ SGI） , btrfs（

            Oracle） , reiserfs, jfs（ AIX） , swap

            swap: 交换分区

        光盘： iso9660

     Windows： fat32, ntfs

     Unix: FFS（ fast） , UFS（ unix） , JFS2

     网络文件系统： NFS, CIFS

     集群文件系统： GFS2, OCFS2（ oracle）

     分布式文件系统： ceph, moosefs, mogilefs, glusterfs,Lustre

     RAW：未经处理或者未经格式化产生的文件系统

    

    文件系统分类

         根据其是否支持"journal"功能：

            日志型文件系统: ext3, ext4, xfs, ...

            非日志型文件系统: ext2, vfat

        文件系统的组成部分：

            内核中的模块： ext4, xfs, vfat

        用户空间的管理工具： mkfs.ext4, mkfs.xfs,mkfs.vfat

         Linux的虚拟文件系统： VFS

         查前支持的文件系统： cat /proc/filesystems  

    

    创建文件系统

             mkfs命令：

            (1) # mkfs.FS_TYPE /dev/DEVICE

            ext4

            xfs

            btrfs

            vfat

            (2) # mkfs -t FS_TYPE /dev/DEVICE

            -L 'LABEL': 设定卷标

    

    创建ext文件系统

         mke2fs： ext系列文件系统专用管理工具

        -t {ext2|ext3|ext4}

        -b {1024|2048|4096}

    &nbs