Linux磁盘设备基础
free -m 查看系统内存
[root@zhang /]# free -m
total used free shared buffers cached
mem: 1004 226 777 0 29 150
-/+ buffers/cache: 46 957
swap: 199 0 199
linux系统的特性是将系统不用的物理内存缓存起来，所以777不是系统真正的缓存,957才是
buffers是写入缓冲区，sync命令是将buffers缓冲区数据写入磁盘
cache为读出缓存，磁盘里的数据读出来存到cache里
磁盘的内部结构主要是包括:盘片、磁头、盘片主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、磁盘接口、缓存等几个部分。
磁头组件:由读写磁头、传动手臂、传动轴三部分组成。
磁盘读取数据的工作原理是利用特定的磁粒子的极性来记录数据。
磁盘片:盘片是磁盘存储数据的真正载体
磁盘接口是磁盘与主机系统之间的连接部件。
磁盘类型:
ide是早期的家用，被淘汰了
scsi 早期的服务器领域 好用但是昂贵
sata流行的家用领域 --sata口磁盘又叫做串口磁盘 支持热插拔
sas 流行的服务器领域 --结合了sata和scsi的优点而诞生的
fc—光纤通道 高端服务器
硬盘选择的小结:
1.主轴转数
2.磁盘接口和类型
固态磁盘普遍使用sata接口
固态磁盘的优点：
启动快 读取延时小 碎片不影响读取 写入速度快 无噪音 防震
缺点:贵，容量小，读写寿命短，数据恢复难
1)企业级sas应用
企业里最常见的工业级sas硬盘是15000转/分 ---用于提供生产线上的普通对外提供服务的对外服务器。例如:生产线上的数据库业务，存储业务，图片业务。sas是生产环境的首选
2)企业级sata硬盘
sata硬盘7200-10000转/分，常见容量为1t和2t。使用量大，要求不高使用sata
3)ssd固态电子盘
一般用于数据量小并且有超大规模高并发业--可以通过磁盘加内存缓存的技术方式解决这个大规模并发问题
磁盘使用小结:
1.线上的业务，使用sas
2.线下的业务，使用sata
3.线上高并发、小容量的业务，使用ssd磁盘
4.根据数据的访问热度，智能分析分层从存储。智能分析的案例 淘宝(sata500g+ssd80g)
特别注意:
千万不要用sata磁盘来做在线高并发服务的数据存储或数据库业务。
操作系统是以扇区为单位将信息存储在磁盘上的。每个扇区为512个字节
小结:
1.扇区大小是512字节
2.扇区主要分为两部分:标识符头标和数据段
3.标识符(头标)：三维地址(哪个柱面(磁道)，磁头号，哪个扇区)，标识扇区是否可靠。
4.数据段: 数据和保护数据的纠错码(ecc)
磁道柱面扇区总括
1.一块磁盘有1个或多个盘片，一个盘片有两个磁头，磁头数=盘面数。 柱面数=磁道数
2.同一个盘面，以盘片中心为圆心，每个不同半径的圆形轨迹就是一个磁道
fdisk -l
磁盘大小=磁道数(=柱面数cylinders)*磁头数(head)*512字节*扇区数(sectors/track)
磁盘大小=柱面数*柱面大小(unit)
磁盘读写原理小结:
1)磁盘是按照柱面为单位读写数据的，即先读取同一个盘面的某一个磁道，读完整个磁道之后，如果数据没有读完，磁头也不会切换到同一盘面的其他磁道，而是切换磁头
2)不同磁头间的切换是电子切换
磁盘基础知识回顾:
1)磁盘的作用:存储数据，物理设备。
3.5寸磁盘为例:
2)外部结构:
正面板:固定面板:产地，容量，日期，转数，品牌，条形码，跳线，电压，透气孔，内六角螺丝。
反面板:绿色控制电路板，上面有芯片，电容，电阻，缓存作用(free -m)等
buffer写入缓冲区，cache读取缓存区
侧面:电源接口，跳线，数据接口(ide sata sas scsi)
3)内部结构:
磁盘片:2-14片 ，每个面都可以放数据
主轴:里面有轴承，马达
磁头组件:磁头，机械手臂，传动轴
前置控制电路，数据转换器，永久磁铁，步进电机(控制磁头径向移动)
核心组件:磁头及盘片
4)磁盘存取原理:
磁盘读数据时:将磁盘上的磁离子极性转换成电脉冲信号，然后通过数据转换器转换成电脑可以识别的数据。
5)磁盘读写数据的原理
磁盘读写数据时，按照柱面来读写数据的。可能会先读一个盘面的某一个磁道的数据，读完之后，在向下读取相同磁道，不同盘面的数据，知道所有盘面相同磁道的数据被读取完毕，切换到下一个柱面。这个切换过程叫做寻道，寻道要靠步进电机控制，让磁头做移动了，这是机械运动，因此很慢，写同理。
6)磁盘相关名词:
disk 磁盘
head 磁头
sector 扇区
track 磁道
cylinder 柱面
units 单元块(一个柱面的大小)
block 磁盘块
inode 索引节点
主引导记录mbr的所在地:
0磁头0磁道1扇区(512字节)
前446字节代表主引导记录,后64字节代表磁盘分区表(每个分区占16字节,这就是为什么linux系统主分区+扩展分区只能有四个的原因),最后2字节为分区结束标识
磁盘分区表的16字节都代表什么
1 bytes 分区状态 1bytes 起始磁头号 2bytes 分区起始扇区和柱面号 1bytes 分区类型
1 bytes 结束磁头号 2bytes 分区结束扇区和柱面号 4bytes 线性寻址 4bytes 分区大小
磁盘分区:
fdisk 适合小于2t的磁盘分区 --fdisk /dev/sdb
分区结束后 partprode /dev/sdb 告诉系统内核修改了分区
parted适合大于2t的磁盘分区，也可以对小于2t的磁盘进行分区
parted /dev/sdb mklabel gpt parted /dev/sdb mkpart 0 2048000
磁盘分区知识:
分区实质:修改分区表，划分起始柱面号和扇区号
一块磁盘分区:最多4p,3p+e,2p+e,1p+e,1p,2p,3p p主分区 e扩展分区 l逻辑分区
最多有一个扩展分区，操作系统的限制，扩展分区不能直接用，必须划分逻辑分区
fdisk 分区的原理，就是修改64位字节分区表。不能对大于2t的磁盘分区
parted gnu分区工具，可以适合各种分区情况，当然也支持大于2t分区
生产分区的建议:
常规分区:web集群节点
/boot 100-200m
swap 内存1.5(内存大于8g，就只分8-16g)
/ 80-200g
/data 数据分区
门户网站:灵活分区
/boot 100-200m
swap 内存1.5(内存大于8g，就只分8-16g)
/ 80-200g
剩余分区不分，留着，将来领用的部分自己再分
文件系统小结:
1.文件系统:文件系统是对一个存储设备上的数据和源数据进行组织的一种机制,常见文件系统如ext2,ext3,ext4,ntfs或fat,fat32
2.分区必须格式化创建文件系统才能存放数据(所以必须格式化)，不同分区只能有一种文件系统
3.
linux下常见的文件系统ext2，ext3，ext4，zfs，xfs和reiserfs
文件系统的选型
1)sas/sata硬盘文件系统选择
a.reiserfs 大量小文件业务首选 reiserfs
b.xfs 数据库mysql业务，门户案例
c.ext4 视频下载，流媒体，
centos默认的文件系统，都是很优秀的
文件系统介绍：
磁盘分区之后，必须格式化，划分文件系统，才能进行数据的存放
文件系统类型:ext2(没有日志功能),ext3(有日志功能可以通过日志文件恢复丢失的文件),
ext4(centos 6 默认的文件系统),xfs(centos 7 默认的文件系统),reiserfs(大量小文件的首选)
选择文件系统的关键:维护成本，性能，可靠，综合权衡
选择文件系统的好与坏不是很重要，重要的在于你的前端有多少缓存，能帮磁盘挡住数据
前端缓存:cdn--->内部web cache-->数据库和存储cache--->最后到磁盘(数据库和存储)