操作系统与磁盘管理

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操作系统

人与计算机硬件之间的中介

类别

window7,8,10

linux

unix

mac

32位和64位有什么区别

• 设计定位不同
• 运算能力不同
• 寻址能力不同，32位支持4g，64位支持128g物理内存
• 安装要求不同

磁盘管理

磁盘的基本概念

磁盘

磁盘就像是森林，是所有硬式存储的统称，如最早出现的软盘，现在的硬盘，都是磁盘中的一部分。

软盘

磁盘开始指的是1.44mb的3.5英寸磁盘，这是很早时候的电脑储存盘，也叫软盘

软盘在如今已经很少被使用了，使用软盘需要安装软盘驱动。软盘容量小，容易损坏。随着数据的大量增长，软盘已经不满足日益所需的数据存储需求，如是，硬盘便被研发出来。

硬盘

硬盘就是计算机中的最大的存储装置了，就是将磁盘的储存片装到硬质金属盒子里可以得到更好的保护，而且在使用寿命上也比软盘优越得多，只有低格才对硬盘有很大的伤害,其它的读写是不要紧的，也就叫硬盘。

区别

磁盘是一种统称，即是一开始的软盘，又是现如今的硬盘，但是在现在，说起磁盘，都指的是硬盘。

磁盘的基本结构

• 磁头（head）

盘面数量==磁头数量

作用:用来写入和读取数据的

径向运动寻道

• 磁道（track）

从外面到里面最外面是0磁道

• 扇区（sector）

磁道上面的最小的单位

默认大小512字节

• 柱面（cylinder）

不同盘面上面的相同的磁道组成的圆柱体

不同盘面上的相同的呼啦圈组成的圆柱体

磁盘默认是按照柱面进行读写

磁头之间的切换速度接近于光速

磁头径向运动-寻道机械运动慢

• 单元块（units）

磁盘是按柱面进行读写的，表示一个柱面的大小

• 计算磁盘大小

磁盘大小=柱面的大小*柱面的数量

柱面的大小=一个磁道的大小*磁头数量

一个磁道的大小=一个扇区的大小*扇区数量/每个磁道

fdisk 查看磁盘详细信息

echo + bc

awk

磁盘的预备知识

ide，scsi （已经被淘汰）

sata iii 与 sas （企业使用较多）

m.2接口是为超极本（ultrabook）量身定做的新一代接口标准，以取代原来的msata接口。无论是更小巧的规格尺寸，还是更高的传输性能，m.2都远胜于msata
m2接口百度百科

你了解m.2固态硬盘吗？

装机到底要不要买m.2接口的ssd？

sata、msata、pcie和m2都是什么？

固态硬盘sata和msata有什么区别？
https://baike.baidu.com/item/m.2%e6%8e%a5%e5%8f%a3
http://baijiahao.baidu.com/s?id=1604321789851430125&wfr=spider&for=pc
http://www.sohu.com/a/253988990_610530
http://www.sohu.com/a/229021919_463982
https://zhidao.baidu.com/question/754765227221408324.html

机械和固态的对比

机械（hdd） 固态（ssd）
容量大价格低 容量小价格高
抗击打能力弱 抗击打能力高
读写速度稍慢 读写速度很快
数据恢复易 数据恢复难
使用时间无限 使用时间1-2w次

尺寸：2.5英寸 3.5英寸
单位：b kb mb gb tb pb
转速：7200 10k 15k
iops：每秒的输入和输出

设备名称     分区信息     设备类型
/dev/sda    /dev/sda1   第一块物理磁盘第一分区
/dev/sdb    /dev/sdb2   第二块磁盘第二个分区
/dev/vdd    /dev/vdd4   第四块虚拟磁盘的第四个分区

注意：

1.系统中分区由数字编号表示，1-4表示给主分区使用和扩展分区，逻辑分区从5开始

https://baike.baidu.com/item/%e4%b8%bb%e5%bc%95%e5%af%bc%e8%ae%b0%e5%bd%95/7612638

2.前面我们已经提到过mbr分区表只能分配4个主分区，但现在还有一种新型的分区表gpt，gpt支持分配128个主分区。注意mbr与gpt之间不能互转，会导致数据丢失。

http://www.360doc.com/content/18/0614/22/6140124_762487520.shtml

mbr位置：0磁道0磁道1扇区

前446字节 mbr 主引导记录

64字节的分区表

55aa 表示的是结束标记

• 磁盘-盘片-mbr
• 主分区 primary

一般一定要有

存放数据

• 扩展分区 extend

最多1个

无法直接使用

注意：主分区+扩展分区一共最多可以有4个

• 逻辑分区 logical

存放数据

• 硬盘分区的设备名

1. 磁盘

​ sas/sata/scsi /dev/sd?

​ 第一块硬盘sas /dev/sda

​ 第三块sata硬盘 /dev/sdc

1. 分区

​ 主分区和扩展分区 1-4

​ 逻辑分区 从5开始

1. 例子

​ 第1块sas硬盘的第一个主分区 /dev/sda1

​ 第2块sata硬盘的第2个主分区 /dev/sdb2

​ 第3块sata硬盘的第1个逻辑分区 /dev/sdc5

显示磁盘分区信息的命令

[root@web ~]# df -h
filesystem      size  used avail use% mounted on
/dev/sda3        48g  3.0g   45g   7% /
devtmpfs        980m     0  980m   0% /dev
tmpfs           991m     0  991m   0% /dev/shm
tmpfs           991m   18m  973m   2% /run
tmpfs           991m     0  991m   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1       197m  105m   93m  54% /boot
/dev/sr0        4.3g  4.3g     0 100% /mnt
tmpfs           199m     0  199m   0% /run/user/0
tmpfs           199m     0  199m   0% /run/user/1011

[root@web ~]# du -sh /etc
166m    /etc
[root@web ~]# lsblk
name   maj:min rm  size ro type mountpoint
sda      8:0    0   50g  0 disk 
├─sda1   8:1    0  200m  0 part /boot
├─sda2   8:2    0    2g  0 part [swap]
└─sda3   8:3    0 47.8g  0 part /
sr0     11:0    1  4.3g  0 rom  /mnt

fdisk磁盘分区实践

适用于磁盘小于2tb的磁盘，分区类型mbr，主分区4或主分区3+扩展分区（逻辑分区+…），分区后需要保存后生效

模拟环境

虚拟机添加一块10gb的硬盘

一，添加硬盘

二，虚拟机添加磁盘分区，添加完成后重启虚拟机

1，查看

[root@web ~]# ll /dev/sd*
brw-rw----. 1 root disk 8,  0 jul 16 18:33 /dev/sda
brw-rw----. 1 root disk 8,  1 jul 16 18:33 /dev/sda1
brw-rw----. 1 root disk 8,  2 jul 16 18:33 /dev/sda2
brw-rw----. 1 root disk 8,  3 jul 16 18:33 /dev/sda3
brw-rw----. 1 root disk 8, 16 jul 16 18:33 /dev/sdb
brw-rw----. 1 root disk 8, 32 jul 16 18:33 /dev/sdc
[root@web ~]# lsblk
name   maj:min rm  size ro type mountpoint
sda      8:0    0   50g  0 disk 
├─sda1   8:1    0  200m  0 part /boot
├─sda2   8:2    0    2g  0 part [swap]
└─sda3   8:3    0 47.8g  0 part /
sdb      8:16   0   20g  0 disk 
sdc      8:32   0    3t  0 disk 
sr0     11:0    1  4.3g  0 rom  

2，fdisk 只支持mbr分区表，适用于2tb以下的分区

fdisk  只支持mbr分区表，适用于2tb以下的分区。
[root@web ~]# fdisk /dev/sdb
welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).

changes will remain in memory only, until you decide to write them.
be careful before using the write command.

device does not contain a recognized partition table
building a new dos disklabel with disk identifier 0x5b38e62c.

command (m for help): m
command action
   a   toggle a bootable flag                   #切换分区启动标记
   b   edit bsd disklabel                       #编辑sdb磁盘标签
   c   toggle the dos compatibility flag        #切换dos兼容模式
** d   delete a partition                       #删除分区
   g   create a new empty gpt partition table   #创建新的空白gpt分区表
   g   create an irix (sgi) partition table #创建irix (sgi)分区表
** l   list known partition types               #显示分区类型
** m   print this menu                          #显示帮助菜单
** n   add a new partition                      #新建分区
   o   create a new empty dos partition table   #创建新的空白分区表
** p   print the partition table                #显示分区表的信息
** q   quit without saving changes              #不保存退出
   s   create a new empty sun disklabel         #创建新的sun磁盘标签
   t   change a partitions system id            #修改分区id,可以通过l查看id
   u   change display/entry units               #修改容量单位,磁柱或扇区
   v   verify the partition table               #检验分区表
** w   write table to disk and exit             #保存退出
   x   extra functionality (experts only)       #拓展功能

command (m for help): n
partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
select (default p): 
using default response p
partition number (1-4, default 1): 
first sector (2048-41943039, default 2048): 
using default value 2048
last sector, +sectors or +size{k,m,g} (2048-41943039, default 41943039): +1g
partition 1 of type linux and of size 1 gib is set

command (m for help): p

disk /dev/sdb: 21.5 gb, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
i/o size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
disk label type: dos
disk identifier: 0x5b38e62c

   device boot      start         end      blocks   id  system
/dev/sdb1            2048     2099199     1048576   83  linux
​```
​```
command (m for help): w
the partition table has been altered!

calling ioctl() to re-read partition table.
syncing disks.

2,格式化分区，创建文件系统

[root@web ~]# mkfs.xfs  /dev/sdb1
meta-data=/dev/sdb1              isize=512    agcount=4, agsize=65536 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0, sparse=0
data     =                       bsize=4096   blocks=262144, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

3,创建挂载点

[root@web ~]# mkdir   /data1
[root@web ~]# ll /data1
total 0
[root@web ~]# cp /etc/services   /data1
[root@web ~]# ll /data1
total 656
-rw-r--r--. 1 root root 670293 jul 16 19:01 services

4,挂载(临时挂载)

[root@web ~]# mount /dev/sdb1  /data1
[root@web ~]# ll /data1
total 0
[root@web ~]# df -h
filesystem      size  used avail use% mounted on
/dev/sda3        48g  3.0g   45g   7% /
devtmpfs        980m     0  980m   0% /dev
tmpfs           991m     0  991m   0% /dev/shm
tmpfs           991m  9.7m  981m   1% /run
tmpfs           991m     0  991m   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1       197m  105m   93m  54% /boot
tmpfs           199m     0  199m   0% /run/user/0
/dev/sdb1      1014m   33m  982m   4% /data1
[root@web ~]# dd if=/dev/zero of=/data1/test.txt  bs=10m count=50
50+0 records in
50+0 records out
524288000 bytes (524 mb) copied, 2.13248 s, 246 mb/s
[root@web ~]# ll /data1/
total 512000
-rw-r--r--. 1 root root 524288000 jul 16 19:03 test.txt
[root@web ~]# ll /data1/ -h
total 500m
-rw-r--r--. 1 root root 500m jul 16 19:03 test.txt
[root@web ~]# df -h
filesystem      size  used avail use% mounted on
/dev/sda3        48g  3.0g   45g   7% /
devtmpfs        980m     0  980m   0% /dev
tmpfs           991m     0  991m   0% /dev/shm
tmpfs           991m  9.7m  981m   1% /run
tmpfs           991m     0  991m   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1       197m  105m   93m  54% /boot
tmpfs           199m     0  199m   0% /run/user/0
/dev/sdb1      1014m  533m  482m  53% /data1

5，永久挂载

[root@web ~]# vim /etc/fstab
[root@web ~]# tail -1 /etc/fstab
/dev/sdb1               /data1            xfs     defaults        0 0
[root@web ~]# umount /data1/
[root@web ~]# df -h
filesystem      size  used avail use% mounted on
/dev/sda3        48g  3.0g   45g   7% /
devtmpfs        980m     0  980m   0% /dev
tmpfs           991m     0  991m   0% /dev/shm
tmpfs           991m  9.7m  981m   1% /run
tmpfs           991m     0  991m   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1       197m  105m   93m  54% /boot
tmpfs           199m     0  199m   0% /run/user/0
[root@web ~]# mount -a #重新加载挂件
echo $?检查
[root@web ~]# df -h
filesystem      size  used avail use% mounted on
/dev/sda3        48g  3.0g   45g   7% /
devtmpfs        980m     0  980m   0% /dev
tmpfs           991m     0  991m   0% /dev/shm
tmpfs           991m  9.7m  981m   1% /run
tmpfs           991m     0  991m   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1       197m  105m   93m  54% /boot
tmpfs           199m     0  199m   0% /run/user/0
/dev/sdb1      1014m  533m  482m  53% /data1

6，重新选择一个挂载点

[root@web ~]# umount  /data1/
[root@web ~]# 
[root@web ~]# ll /data1/
total 656
-rw-r--r--. 1 root root 670293 jul 16 19:01 services
[root@web ~]# mkdir  /data2
[root@web ~]# ll /data2
total 0
[root@web ~]# mount  /dev/sdb1  /data2
[root@web ~]# ll /data2
total 512000
-rw-r--r--. 1 root root 524288000 jul 16 19:03 test.txt