磁盤管理主要包括以下內容：

• 磁盤結構

• 分區介紹

• 管理分區

• 管理文件系統

• 掛載設備

• 管理虛擬內存

此篇主要介紹磁盤結構和分區介紹，剩余內容將在後續篇中介紹

磁盤結構

1.設備文件

設備類型：

• 塊設備：block，存取單位“塊”，如磁盤
• 字符設備：char，存取單位“字符”，如鍵盤

設備文件：

關聯至一個設備驅動程序，進而能夠跟與之對應硬件設備進行通信

設備號碼：

• 主設備號：major number, 標識設備類型
• 次設備號：minor number, 標識同一類型下的不同設備

磁盤設備的設備文件命名：/dev/DEV_FILE

• SCSI, SATA, SAS,IDE,USB: /dev/sd（在centos5上IDE接口的硬盤被命名為/dev/hd）
• 虛擬磁盤：/dev/vd
• 不同磁盤標識：a-z,aa,ab… 例如 /dev/sda, /dev/sdb, ...
• 同一設備上的不同分區：1,2, ... 例如 /dev/sda1, /dev/sda5...

2.硬盤接口類型

並行：

• IDE：133MB/s
• SCSI：640MB/s

串口：

• SATA：6Gbps
• SAS：6Gbps
• USB：480MB/s

rpm:

rotations per minute，機械硬盤每分鐘轉速，常見的轉速有5400，7200，10000，15000

3.機械硬盤和固態硬盤

機械硬盤（HDD）：

Hard Disk Drive，即是傳統普通硬盤，主要由：盤片，磁頭，盤片轉軸及控制電機，磁頭控制器，數據轉換器，接口，緩存等幾個部分組成。機械硬盤中所有的盤片都裝在一個旋轉軸上，每張盤片之間是平行的，在每個盤片的存儲面上有一個磁頭，磁頭與盤片之間的距離比頭發絲的直徑還小，所有的磁頭聯在一個磁頭控制器上，由磁頭控制器負責各個磁頭的運動。磁頭可沿盤片的半徑方向運動，加上盤片每分鐘幾千轉的高速旋轉，磁頭就可以定位在盤片的指定位置上進行數據的讀寫操作。數據通過磁頭由電磁流來改變極性方式被電磁流寫到磁盤上，也可以通過相反方式讀取。硬盤為精密設備，進入硬盤的空氣必須過濾

固態硬盤（SSD）：

Solid State Drive，用固態電子存儲芯片陣列而制成的硬盤，由控制單元和存儲單元（FLASH芯片、DRAM芯片）組成。固態硬盤在接口的規範和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的完全相同，在產品外形和尺寸上也與普通硬盤一致

兩者對比：

• 相較於HDD，SSD在防震抗摔、傳輸速率、功耗、重量、噪音上有明顯優勢，SSD傳輸速率性能是HDD的2倍
• 相較於SSD，HDD在價格、容量、使用壽命上占有絕對優勢
• 硬盤有價，數據無價，目前SSD不能完全取代HHD

本篇以介紹機械硬盤為主

4.機械硬盤結構

硬盤存儲術語

• 磁頭（head）：對磁盤的數據進行讀寫
• 磁道（track）：當磁盤旋轉時，磁頭若保持在一個位置上，則每個磁頭都會在磁盤表面劃出一個圓形軌跡，這些圓形軌跡就叫做磁道。 磁盤上的磁道是一組記錄密度不同的同心圓
• 扇區（sector）：磁盤上的每個磁道被等分為若幹個弧段，這些弧段便是硬盤的扇區。硬盤的第一個扇區，叫做引導扇區。 一個扇區的大小為512個字節
• 柱面（cylinder）：在有多個盤片構成的盤組中，由不同盤片的面，但處於同一半徑圓的多個磁道組成的一個圓柱面

5. 尋址方式：CHS和LBA

CHS

• 采用24bit位尋址
• 其中前10位表示cylinder，中間8位表示head，後面6位表示sector
• 最大尋址空間8GB

LBA（logical block addressing）

• LBA是一個整數，通過轉換成CHS格式完成磁盤具體尋址
• LBA采用48個bit位尋址
• 最大尋址空間128PB

由於CHS尋址方式的尋址空間在大概8GB以內，所以在磁盤容量小於大概8GB時，可以使用CHS尋址方式或是LBA尋址方式；在磁盤容量大於大概8GB時，則只能使用LBA尋址方式

分區介紹

1.為什麽分區

• 優化I/O性能
• 實現磁盤空間配額限制
• 提高修復速度
• 隔離系統和程序
• 安裝多個OS
• 采用不同文件系統

2.兩種分區方式：MBR和GPT

（1）MBR: Master Boot Record，主引導記錄，使用32位表示扇區數，分區不超過2T

• 如何分區：按柱面
• 0磁道0扇區：512bytes

446bytes: boot loader
64bytes：分區表
16bytes: 標識一個分區
2bytes: 55AA

• 4個主分區；3主分區+1擴展(N個邏輯分區）

硬盤主引導記錄MBR由4個部分組成

• 主引導程序（偏移地址0000H--0088H），它負責從活動分區中裝載，並運行系統引導程序
• 出錯信息數據區，偏移地址0089H--00E1H為出錯信息，00E2H--01BDH全為0字節
• 分區表（DPT,Disk Partition Table）含4個分區項，偏移地址01BEH--01FDH,每個分區表項長16個字節，共64字節為分區項1、分區項2、分區項3、分區項4
• 結束標誌字，偏移地址01FE--01FF的2個字節值為結束標誌55AA

MBR中DPT（分區表）結構

（2）GPT : GUID（Globals Unique Identifiers）partition table 支持128個分區，使用64位，支持8Z（512Byte/block ）64Z （4096Byte/block）

• 使用128位UUID(Universally Unique Identifier) 表示磁盤和分區GPT分區表自動備份在頭和尾兩份，並有CRC校驗位
• UEFI (統一擴展固件接口)硬件支持GPT，使操作系統啟動

EFI部分又可以分為4個區域：EFI信息區(GPT頭)、分區表、GPT分區、備份區域

Linux磁盤管理（一）