磁盘结构：

简介：

磁盘（disk）是指利用磁记录技术存储数据的存储器。
磁盘是计算机主要的存储介质，可以存储大量的二进制数据，并且断电后也能保持数据不丢失。
早期计算机使用的磁盘是软磁盘（soft disk，简称软盘），如今常用的磁盘是硬磁盘（hard disk，简称硬盘）。

硬盘的物理结构：

• 盘片：硬盘中一般会有多个盘片组成，每个盘片包含两个面，每个盘面都对应地有一个读/写磁头。受到硬盘整体体积和生产成本的限制，盘片数量都受到限制，一般都在5片以内。盘片的编号自下向上从0开始，如最下边的盘片有0面和1面，再上一个盘片就编号为2面和3面。
• 磁头：用来读取盘面的存取数据，由于每个盘面都有自己的磁头，因此，盘面数等于总的磁头数。

硬盘的数据结构：

• 扇区：盘片被分为多个扇形区域，扇区是磁盘的最小组成单元，通常是512字节。（由于不断提高磁盘的大小，部分厂商设定每个扇区的大小是4096字节）
• 磁道：同一盘片不同半径的同心圆，从圆心向外画直线，可以将磁道划分为若干个弧段，每个磁道上一个弧段被称之为一个扇区
• 柱面：硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。

磁盘容量的计算：

• 计算公式：
  存储容量 ＝ 磁头数 × 磁道(柱面)数 × 每道扇区数 × 每扇区字节数
  可以用柱面/磁头/扇区来唯一定位磁盘上每一个区域
  例子：
  如果一个硬盘3个磁盘6个磁头，7个柱面（每个盘片7个磁道） 的磁盘，中每条磁道有12个扇区，所以此磁盘的容量为：存储容量 6 7 12 * 512 = 258048
• 磁盘接口类型：
  IDE（并口）：IDE接口硬盘多用于家用产品中，也部分应用于服务器，在实际的应用中，人们也习惯用IDE来称呼最早出现IDE类型硬盘ATA-1，这种类型的接口随着接口技术的发展已经被淘汰了。
  SATA（串口）： SATA采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。是未来和现在PC机硬盘的主流趋势。
  SCSI：是一种智能的通用接口标准，它具备与多种类型的外设进行通信的功能。SCSI采用ASPI（高级SCSI编程接口）的标准软件接口使驱动器和计算机内部安装的SCSI适配器进行通信。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及热插拔等优点。主要应用于服务器市场。

  磁盘读取响应时间：

  读写一次磁盘信息所需的时间可分解为：寻道时间、延迟时间、传输时间。为提高磁盘传输效率，软件应着重考虑减少寻道时间和延迟时间。

• 寻道时间：磁头从开始移动到数据所在磁道所需要的时间，寻道时间越短，I/O操作越快，目前磁盘的平均寻道时间一般在3－15ms，一般都在10ms左右。
• 旋转延迟：盘片旋转将请求数据所在扇区移至读写磁头下方所需要的时间，旋转延迟取决于磁盘转速。普通硬盘一般都是7200rpm，慢的5400rpm。
• 数据传输时间：完成传输所请求的数据所需要的时间。

磁盘块/簇（虚拟出来的）：

块是操作系统中最小的逻辑存储单位。操作系统与磁盘打交道的最小单位是磁盘块。通俗的来讲，在Windows下如NTFS等文件系统中叫做簇；在Linux下如Ext4等文件系统中叫做块（block）。每个簇或者块可以包括2、4、8、16、32、64…2的n次方个扇区。

Page：

操作系统经常与内存和硬盘这两种存储设备进行通信，类似于“块”的概念，都需要一种虚拟的基本单位。所以，与内存操作，是虚拟一个页的概念来作为最小单位。与硬盘打交道，就是以块为最小单位。

扇区、块/簇、page的关系：

扇区： 硬盘的最小读写单元
块/簇： 是操作系统针对硬盘读写的最小单元
page： 是内存与操作系统之间操作的最小单元。

MBR与磁盘分区表示：

主引导记录（MBR：Master Boot Record）

MBR位于硬盘第一个物理扇区处。
MBR中包含硬盘的主引导程序和硬盘分区表。
分区表有4个分记录区，每个分记录区占16个字节。

磁盘分区结构：

硬盘中的主分区数目只有4个，因此主分区和扩展分区的序号也就限制在1~4。
在拓展分区再分为逻辑分区，逻辑分区的序号将始终从5开始。

文件系统类型：

• XFS文件系统：
  存放文件和目录数据的分区
  高性能的日志型文件系统
  CentOS 7系统中默认使用的文件系统
• SWAP，交换文件系统：
  为Linux系统建立交换分区
• Linux支持的其它文件系统类型：
  FAT16、FAT32、NTFS
  EXT4、JFS

检测并确认新硬盘：

• fdisk命令：查看或管理磁盘分区

• 交互模式中常用指令：

  m-----------帮助信息
  p------------显示分区列表
  n------------创建分区
  d------------删除分区delete
  t-------------转换分区类型  ID
  w-----------保存修改
  q------------退出

查看磁盘分区情况“fdisk -l [磁盘设备]”

管理磁盘分区“fdisk [磁盘设备]”

实际操作：

创建磁盘分区：

1.添加磁盘后重启系统（命令“init 6”），查看磁盘是否添加成功。
输入：fdisk -l

2.进入磁盘sdb的磁盘管理界面。
输入：fdisk /dev/sdb

3.输入“n”创建分区。

4.创建一个主分区，分区号默认1号。

5.选择其起始扇区，这里直接回车选择默认的起始扇区即可。（扇区之所以不从0开始，是因为磁盘有一个保留区用来保存分区表）

6.设置分区的大小为10G，如果不设置直接默认所磁盘有空间全分配给这个主分区。
输入：+10G

7.输入“p”显示分区列表，看是否添加分区成功。

8.用上面的方法再创建一个主分区。

9.再用相同的方法创建一个拓展分区。

10.在拓展分区基础上再建立一个逻辑分区。（注意：逻辑分区只能在拓展分区上建立）

11.再创建一个逻辑分区。

修改磁盘分区：

1.选择将逻辑分区sdb5的分区类型进行修改。
输入：t
输入：5

2.修改分区类型需要知道你想修改的分区类型代码，如果不知道可以输入L查询。

输入：L

3.将分区类型修改为Linux swap
输入：82

4.将逻辑分区sbd6的分区类型改为FAT32。

输入：t
输入：6
输入：b

删除磁盘分区：

假如我不想要主分区sdb2了，此时我可以将它删除。

输入：d
输入：2

保存退出磁盘管理界面：

输入w直接保存退出

创建文件系统（格式化）：

命令mkfs（make filesystem）：（用来格式化一般类型磁盘分区）
格式1：mkfs...-t...文件系统类型...分区设备

输入：mkfs -t xfs /dev/sdb1

格式2：mkfs.文件系统类型...分区设备
输入：mkfs.vfat /dev/sdb6

命令：mkswap：（用来格式化Linux swap类型磁盘分区）

格式：mkswap...分区设备

输入：mkswap /dev/sdb5

一般类型磁盘分区，格式化后需要挂载才能使用，而Linux swap类型直接用“swapon”命令即可开启，“swapoff”命令关闭。

挂载文件系统：

命令：mount

格式1：mount...[-t 类型]...存储设备...挂载点目录（挂载一般存储设备）
输入：mount /dev/sdb1 /mnt/

格式2：mount...-o...loop...ISO镜像文件...挂载点目录（挂载系统镜像）

卸载文件系统：

命令：umount

格式1：umount...存储设备位置
输入:umount /dev/sdb6

格式2：umount...挂载点目录
输入：umount /mnt/FAT32/

设置文件的自动挂载：

我们用mount命令挂载的文件系统，在重启系统后需要再次挂载，如果是常用的文件系统，可以通过在/etc/fstab配置文件中添加自动挂载的配置命令，让系统每次开机时自动挂载文件系统。

1.用vim编辑器对配置文件进行编辑。

2.添加sdb1的自动挂载命令。

3.保存并退出vim编辑器

4.重启系统检查sdb1是否自动挂载