柳大的Linux讲义·基础篇（1）磁盘与文件系统

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一、磁盘知识1、磁盘物理结构（1）结构： 物理上，一块磁盘，有多个盘片。每个盘片上根据半径不同，有很多磁道（track）。不同盘片上半径相同的磁道，在逻辑上称为磁柱（cylinder）。一个磁道上的某段弧内的区域，被称为扇区（sector）。每个扇区的大小是512字节。（2）容量： 计算公式是： 磁盘容量 = 512字节 x每个磁道的扇区数 x 磁头数 x柱面数 磁盘容量 = 512字节 x每个磁道的扇区数 x 盘片数 x每个盘片的磁道数 注意：磁头数 = 盘片数，柱面数 =每个盘片的磁道数。
2、磁盘分区（1）结构： 一块磁盘从外层的某个起始柱面，到内层的某个结束柱面，称为一个分区（partition）。（2）MBR：Master Boot Recorder，是整个磁盘的第0个柱面，记录有整个磁盘的分区信息。开机后对磁盘的读取首先从MBR开始。如果一个磁盘的MBR坏了，那么整个磁盘也就废了。（3）MBR的限制： 毕竟MBR的大小有限，无法存储任意多个分区的信息。所以MBR限制了只能存储4个分区的信息。这四个分区中最多只可以有一个扩展分区。所以磁盘分区的的结果一定是：X个主分区+Y个扩展分区，且X+Y<=4，Y<=1。如果你分了4个分区后还有剩余空间，则这些空间是无法使用的。如果你分了1个，2个或3个分区，而且还有剩余空间，那么这些空间会被分成3个，2个或1个主分区。
3、磁盘逻辑结构（1）结构： 磁盘的逻辑结构是由操作系统决定的。一块磁盘的最小物理存储单位是512字节的扇区，但一个磁盘的最小逻辑存储单位可以由操作系统指定，称为块（block），大小比如4KB（即8个扇区）。一个块最多只能存储一个文件，所以块的设定要适中，太大了浪费空间，太小了降低效率。（2）superblock： 每个分区（partition）起始位置的那个block，存储着这个分区的信息，包括分区的块总数、空闲块总数、非空闲块总数、所有块的状态信息映射表等。对某个分区中的数据进行读写时，首先读取的是该分区的superblock。如果一个分区的superblock坏了，那么整个分区也就废了（但不影响其他分区）。
4、文件的读写过程 先读整个磁盘的MBR，获取所有分区信息，并确定要载入的操作系统文件所在的分区。然后，读取某个分区时，先读取该分区的superblock，然后找到相应的块（可能是多个）进行读取。
二、文件系统1、文件系统概念 文件系统（file system，或filesystem）是硬件存储设备与操作系统之间的数据传输与管理层。恰如客户端提供与网络之间的数据通信一样，文件系统提供操作系统或者用户与硬件存储设备之间的通信。很多情况下，文件系统与操作系统分得不那么清楚，而是一个整体。任何形式的存储设备上都有文件系统，比如硬盘（hard disk）、软盘（floppy disks）、光盘（optical disks）、闪存（flash memory）。
2、文件系统分类磁盘文件系统（disk filesystem）闪存文件系统（flash filesystem）磁带文件系统（tape filesystem）数据库文件系统（database filesystem）事务文件系统（transactional filesystem）网络文件系统（network filesystem）共享磁盘文件系统（shared disk filesystem）软盘文件系统（flat filesystem）
3、Linux文件系统ext2，2nd EXTended filesystem，发布于1993。ext3，3rd EXTended filesystem，发布于2001。ext4，4th EXTended filesystem，发布于2008。XFS，eXtended FileSystem，发布于1994。JSF，Jounaled，1990发布JFS1于AIX 3.1，1999发布JFS于OS/2的4.5版本。ReiserFS，Reiser File System，发布于2001。Btrfs，B-TRee File System，2009非稳定版，稳定版还未发布。
4、Linux系统的磁盘与分区编号（1）磁盘编号：/dev/hda，/dev/hdb，/dev/hdc表示本地硬盘。/dev/sda，/dev/sdb和/dev/sdc表示外接的可移动硬盘。（2）分区编号：/dev/hda1，/dev/hda2，/dev/hdc1表示本地硬盘的分区。/dev/sda1，/dev/sdc2表示外接硬盘的分区。
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