谢烟客---------Linux之磁盘管理,分区

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，需要通过内核和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。




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。





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。



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

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




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。




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




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。

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

#  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

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

查看指定分区

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

添加分区

==进入管理分区表的命令行




==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




==当前分区编号为2可以继续添加主分区




==显示添加的结果，并保存退出




显示当前内核中识别的分区信息




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)





删除指定的分区




======添加扩展分区=====验证逻辑分区只能从5开始

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):