Liunx磁盘管理(上)

Liunx磁盘管理（中）-CSDN博客

一.硬盘类型

机械硬盘（HDD）

固态硬盘（SSD）

二.插拔方式

1. 热插拔（Hot Swapping）

2. 冷插拔（Cold Swapping）

3. 模块化插拔

4. 插拔式硬盘托架

三.硬盘接口

SATA（Serial ATA）

SCSI（Small Computer System Interface）

SAS（Serial Attached SCSI）

NVMe（Non-Volatile Memory Express）

IDE（Integrated Drive Electronics）

总结

四.Liunx系统磁盘与分区命名方式

传统命名方法:

分区命名:

使用by-uuid或by-label命名:

特殊设备命名:

五.分区

分区的目的

分区格式

分区类型

文件系统

Linux 文件系统是指 Linux 操作系统用来管理和组织数据的结构和机制。文件系统负责存储、检索和操作文件和目录，并确保数据的完整性和安全性。Linux 支持多种文件系统，以下是最常见的 Linux 文件系统：

Windows 文件系统（扩展了解）

注意事项

inode

硬盘的实际分区数量限制

关于65535个分区

一.硬盘类型

机械硬盘（HDD）

机械硬盘（HDD）是一种存储设备，使用旋转磁盘和读/写磁头来存储和检索数据。以下是机械硬盘的基本结构：

盘片（Platters）：机械硬盘通常由多个盘片组成，每个盘片都是一个圆形的金属或玻璃基板，上面涂有磁性材料。
磁头（Read/Write Heads）：每个盘片都有两个磁头，一个用于读取数据，另一个用于写入数据。磁头位于盘片上方和下方，通过磁性浮动臂和驱动器来移动。
磁道（Tracks）：盘片被划分为多个同心圆轨道，称为磁道。每个磁道可以存储一定量的数据。
扇区（Sectors）：每个磁道被划分为多个扇区，每个扇区可以存储固定大小的数据块，通常为512字节。
主轴（Spindle）：盘片通过主轴连接在一起，并由电机驱动主轴旋转。通常，硬盘的转速以每分钟转数（RPM）来表示，如5400 RPM、7200 RPM或10000 RPM。
磁头臂（Actuator Arm）：磁头臂是一个可移动的机械臂，上面安装有磁头。它通过电机和控制器的控制，可以在盘片上移动磁头。
磁头定位器（Head Positioner）：磁头定位器负责精确定位磁头在盘片上的位置。它使用电磁力将磁头臂移动到正确的磁道上。
控制器（Controller）：硬盘的控制器是一个电子设备，负责控制硬盘的操作。它管理磁头的移动、数据的读写、错误检测和纠正等功能。

当计算机需要读取或写入数据时，控制器将指令发送给磁头臂和磁头，使其移动到正确的位置，并在磁道上读取或写入数据。机械硬盘的工作原理基于磁性材料的磁化和反磁化过程，通过改变磁场的方向来存储和检索数据。然而，由于机械硬盘使用机械部件进行数据访问，因此速度较慢，且容易受到物理冲击和震动的影响。

特点：
- 容量大：机械硬盘通常提供较大的存储容量，适合存储大量数据。
- 成本低：与固态硬盘相比，机械硬盘的每 GB 成本较低。
- 寿命长：机械硬盘的磁性存储通常具有较长的寿命。
缺点：
- 速度较慢：与 SSD 相比，HDD 的读写速度较慢。
- 易碎：由于机械部件，HDD 容易受到冲击和振动的影响。
- 噪音和热量：HDD 在运行时可能产生噪音和热量。

固态硬盘（SSD）

固态硬盘是一种新型硬盘，使用闪存技术来存储数据，没有机械部件。

特点：
- 速度快：SSD 读写速度非常快，适合高性能需求。
- 耐用性强：SSD 没有机械部件，抗震能力强，适合便携设备。
- 无噪音：由于没有机械部件，SSD 运行时没有噪音。
缺点：
- 成本较高：SSD 每 GB 成本较高，容量较小。
- 磨损问题：SSD 的闪存有写入次数限制，可能会随着时间而磨损。

二.插拔方式

1. 热插拔（Hot Swapping）

热插拔是一种允许在系统运行时插入或拔出硬件组件的方式。它在不关闭系统电源的情况下进行硬件操作，通常用于高可用性和高可靠性环境。

应用场景：服务器、数据中心、RAID 阵列、外部硬盘、网络设备等。
优势：可以在不中断系统运行的情况下更换硬件，减少停机时间。
注意事项：需要硬件和软件的支持。确保插拔时遵循正确的步骤，以避免数据丢失或系统崩溃。

2. 冷插拔（Cold Swapping）

冷插拔是在系统关闭或断电的情况下插入或拔出硬件组件的方式。它要求在更换硬件前关闭设备电源。

应用场景：台式机、笔记本电脑、外部设备等。
优势：操作相对简单，不需要额外的技术支持。
注意事项：需要关闭电源，可能会导致系统停机。

3. 模块化插拔

模块化插拔涉及将硬件组件设计成模块，可以方便地插入或拔出。这种方式通常用于服务器、交换机和数据中心等。

应用场景：服务器、交换机、RAID 控制器、光纤模块等。
优势：提供灵活性，便于硬件升级和更换。
注意事项：确保模块与系统兼容，并遵循正确的安装步骤。

4. 插拔式硬盘托架

这种插拔方式用于硬盘和 SSD，允许在不打开机箱的情况下快速更换硬盘。

应用场景：服务器、NAS（网络附加存储）、数据中心等。
优势：方便硬盘更换，适用于高可用性环境。
注意事项：在插拔硬盘时，确保正确挂载和卸载，以避免数据损坏。

简单来分就是分为热插拔和非热插拔啦。

三.硬盘接口

SATA（Serial ATA）

SATA 是目前最常用的硬盘接口之一，主要用于消费级计算机和服务器。它具有以下特点：

广泛使用：用于连接 HDD、SSD 和光驱等。
速度：SATA 接口的传输速度从 SATA I 的 1.5 Gbps 到 SATA III 的 6 Gbps。
兼容性：许多计算机和服务器都支持 SATA 接口。
数据和电源分离：SATA 硬盘通常有单独的数据线和电源线。

SCSI（Small Computer System Interface）

SCSI 是一种老式的接口类型，通常用于服务器和专业存储系统。

多样性：SCSI 有多种变体，包括 Parallel SCSI、SAS（Serial Attached SCSI）等。
可靠性：SCSI 通常用于高可靠性和高性能的场景。
扩展性：SCSI 支持多个设备的连接，适用于大规模存储系统。

SAS（Serial Attached SCSI）

SAS 是 SCSI 的一种序列化版本，常用于企业级存储和服务器。

高性能：SAS 支持更高的传输速度，比 SATA 更适合高性能场景。
多设备支持：SAS 可以在同一条总线上支持多个设备。
向后兼容：SAS 支持 SATA 硬盘，这使得其在企业环境中具有更高的灵活性。

NVMe（Non-Volatile Memory Express）

NVMe 是一种专为固态硬盘（SSD）设计的接口和协议，通常通过 PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）总线连接。

极高性能：NVMe 提供比 SATA 和 SAS 更高的传输速度，适合高性能计算和数据中心应用。
并行化：NVMe 支持多队列和并行操作，提高了 SSD 的性能。
直接与 CPU 通信：NVMe 通过 PCIe 通信，减少了数据传输的延迟。

IDE（Integrated Drive Electronics）

IDE 是一种老式的硬盘接口类型，主要用于较旧的计算机系统。

并行接口：IDE 是一种并行接口，使用较宽的数据线。
过时：IDE 现在很少使用，已被 SATA 取代。

总结

选择硬盘接口取决于你的硬件和性能需求。对于消费级计算机，SATA 是最常用的；对于企业级存储，SAS 和 NVMe 是更好的选择。

IDE(已经淘汰---也叫ATA)
SATA (Serial ATA)，是当前主流的一种硬盘接口
SCSI（小型计算机的接口--很少了）
SAS代替了scsi (Serial Attached SCSI)，当前SAS接口居多

IDE和SATA的区别：

接口不同，传输的速率不同。IDE根据规范，最高到133MB/s，而SATA3.0，可达6Gb/S，速度差距巨大
SATA支持热插拔

SAS与SCSI的区别

接口不同
SAS兼容SATA，SCSI不兼容SATA

四.Liunx系统磁盘与分区命名方式

在Linux系统中，硬盘设备通常使用一些标准的命名约定。这些约定基于设备的类型、连接方式以及系统内的位置。以下是一些常见的硬盘设备命名约定：

传统命名方法:
- 在许多Linux发行版中，硬盘设备的名称通常以字母开始，后跟数字。
- 最常见的硬盘设备命名方式是 /dev/sdX，其中 s 代表 SCSI（尽管现代系统中的大多数硬盘使用SATA，但命名方式继承自SCSI），X 是从 a 开始的字母，依次表示系统中的每个硬盘。例如，第一块硬盘是 /dev/sda，第二块是 /dev/sdb，以此类推。
分区命名:
- 在传统的硬盘设备命名基础上，如果硬盘被分为多个分区，那么分区会在硬盘名称后面加上数字。例如，第一块硬盘的第一个分区是 /dev/sda1，第二个分区是 /dev/sda2，以此类推。
使用by-uuid或by-label命名:
- 在 /dev/disk/ 目录下，你会找到按 UUID（Universally Unique Identifier）或标签命名的设备。UUID在格式化分区时生成，并且是唯一的；标签是你可以为分区设置的名称。
- 按 UUID 命名的硬盘设备可能看起来像这样：/dev/disk/by-uuid/123e4567-e89b-12d3-a456-426614174000。
- 按标签命名的硬盘设备可能看起来像这样：/dev/disk/by-label/MyLabel。
特殊设备命名:
- 有时，你可能会看到一些特殊设备命名，比如 /dev/nvmeXnY，其中 nvmeX 表示 NVMe 硬盘，nY 表示硬盘上的命名空间。
- 其他特殊命名方式包括 /dev/mmcblkX（用于 MMC/SD 卡）和 /dev/loopX（用于 loopback 设备）。

总之，设备命名方式取决于硬盘的类型、连接方式、分区以及其他特性。了解这些命名约定可以帮助你更好地管理和配置硬盘设备。

五.分区

在Linux系统中，硬盘分区通常用于将一块硬盘分成多个部分，以实现更好的数据管理、隔离、安全和性能优化。以下是有关硬盘分区的基础知识，以及可以创建的分区数量的详细信息。

分区的目的

文件分类：
- 分区可以帮助组织和管理文件。例如，将操作系统文件与用户数据文件分开。
多操作系统：
- 多个分区允许在同一硬盘上安装多个操作系统。
数据隔离：
- 将数据隔离在不同的分区中有助于减少数据损失的风险。即使一个分区损坏，其他分区可能仍然可以访问。
备份和恢复：
- 分区可以用于备份和恢复，使得数据更易于管理和恢复。
权限和安全：
- 分区可以用来设置不同的权限和访问控制，以提高安全性。

分区格式

磁盘分区的格式指的是分区的结构和布局，它决定了数据在磁盘上的组织方式、系统的启动方式，以及分区的操作功能。以下是常见的分区格式：

MBR（Master Boot Record）：
- 分区命令：fdisk
- MBR分区表最多支持四个主分区，或者三个主分区和一个扩展分区。扩展分区可以包含多个逻辑分区。理论上，可以在扩展分区中创建多达 128 个逻辑分区，但实际上常见的限制在 10 至 16 个左右。由于其局限性，MBR已逐渐被更现代的GPT所取代。
- MBR的缺点是它只能支持最大2 TB的磁盘容量，且不支持现代的启动功能，如UEFI的Secure Boot。
GPT（GUID Partition Table）：
- 分区命令：gdisk(parted---RHEL6)
- GPT分区表是现代硬盘的标准，GPT大于小于2TB都可以，支持更大的硬盘容量和更多的分区。GPT允许最多128个分区。
- GPT是较新的分区格式，能够支持更大的磁盘容量（高达18 EB），同时支持更多的分区（最多128个主分区）。

选择分区格式时，主要取决于操作系统和硬件要求。如果你的系统支持UEFI（如较新的Windows或Linux发行版），使用GPT格式通常是更好的选择。如果你在较旧的系统上运行或需要兼容性，则可能需要使用MBR格式。

分区格式与文件系统不同，文件系统是定义数据在分区内的组织方式，如FAT32、NTFS、ext4等。通常在设置磁盘分区后，需要选择合适的文件系统来格式化分区，以便存储数据。

分区类型

磁盘分区是指将物理硬盘划分为多个独立的逻辑区域，每个区域可以被视为独立的磁盘。这样做的原因包括提高数据管理效率、增强系统安全性、支持多操作系统以及优化性能等。

分区的主要类型包括：

主分区（Primary Partition）：这是主要的启动分区，通常系统会安装在这里。一个磁盘可以有多个主分区。
扩展分区（Extended Partition）：由于传统的MBR（主引导记录）格式最多允许4个主分区，所以使用扩展分区来创建多个逻辑分区。
逻辑分区（Logical Partition）：这些分区是扩展分区内的分区，通常用于存储数据或者安装其他操作系统。

文件系统

Linux 文件系统

Liunx文件系统是指Linux 操作系统用来管理和组织数据的结构和机制。文件系统负责存储、检索和操作文件和目录，并确保数据的完整性和安全性。Linux 支持多种文件系统，以下是最常见的 Linux 文件系统：

ext4（Fourth Extended File System）：
- 是最流行的 Linux 文件系统之一，作为许多 Linux 发行版的默认文件系统。
- 提供良好的性能、稳定性和兼容性。
- 支持大文件和大分区，具有日志记录、延迟分配、在线碎片整理等特性。
XFS：
- 是一个高性能文件系统，特别适合大规模存储和高吞吐量应用。
- 支持在线扩展，但不支持在线缩小。
- 通常用于服务器和数据中心环境。
Btrfs（B-tree File System）：
- 是一个先进的文件系统，支持快照、子卷、在线压缩、数据校验等功能。
- 设计用于高级存储管理，适合用作文件服务器和存储系统。
- 具有在线缩小和扩展的能力。
F2FS（Flash-Friendly File System）：
- 专为闪存存储（如 SSD 和 eMMC）设计。
- 优化了闪存的读写操作，适用于移动设备和固态硬盘。
ZFS：
- 是一个功能丰富的文件系统和逻辑卷管理器，支持快照、复制、数据校验、压缩等功能。
- 最初由 Sun Microsystems 开发，现在在 Linux 上也可用。
- 适用于需要高级存储管理的环境。
ISO 9660 和 UDF（Universal Disk Format）：
- 用于光盘和 DVD 等光学介质的文件系统。
- ISO 9660 适用于标准 CD，UDF 通常用于 DVD 和蓝光光盘。

Windows 文件系统（扩展了解）

FAT32（File Allocation Table 32）：
- Windows 中的老式文件系统，也用于许多外部存储设备。
- 单个文件的最大尺寸为 4 GB，最大分区大小为 2 TB。
- 兼容性高，广泛用于USB驱动器、存储卡等，但不支持高级权限和安全特性。
NTFS（New Technology File System）：
- Windows 的默认文件系统，支持权限管理、压缩、加密、文件恢复等功能。
- 支持非常大的文件和分区。
- 非 Windows 系统通常需要额外的工具才能完全支持 NTFS。
exFAT（Extended File Allocation Table）：
- 结合了 FAT32 的兼容性和 NTFS 的大文件支持。
- 跨平台兼容性高，适用于外部存储设备。

tmpfs 和 ramfs：
- tmpfs 在内存中创建临时文件系统，适用于存储临时文件。
- ramfs 也是内存文件系统，但不会自动释放内存，需要小心使用。

注意事项

在一个分区上不能混合使用不同的分区格式或文件系统，可以在不同的分区使用不同的格式和文件系统。
更改分区格式或文件系统可能导致数据丢失或损坏，因此请确保备份重要数据。
如果需要在不同文件系统之间切换，应使用适当的工具。

inode

在文件系统中，inode（索引节点）是一种数据结构，用于描述文件的元数据，而不直接存储文件内容。inode 通常包含以下信息：

文件类型（例如，普通文件、目录、符号链接等）
文件权限和所有权（包括用户ID和组ID）
文件大小
文件创建、修改和访问的时间戳
链接数（指向该inode的硬链接数）
数据块指针，用于定位文件数据在磁盘上的存储位置

每个文件和目录在文件系统中都有一个唯一的inode编号，通过这个编号，文件系统可以检索文件的相关信息。

使用ls -i命令：通过在终端中使用ls -i，可以查看每个文件和目录的inode编号。例如：
```
ls -i /path/to/directory
```
这将显示给定目录中的文件及其对应的inode编号。
使用stat命令： stat命令提供了有关文件或目录的详细信息，包括inode编号、文件权限、大小等。例如：
```
stat /path/to/file
```
这会显示指定文件的完整信息，包括inode编号。
查看文件系统的inode信息：可以使用df -i命令来查看整个文件系统的inode使用情况。例如：
```
df -i
```
这个命令会显示每个挂载点的inode使用情况，包括已使用和可用的inode数量。