linux disc是什么

在linux中，disc是指“磁盤”，是塊存儲(chǔ)設(shè)備，即用于存放文件的設(shè)備；文件系統(tǒng)實(shí)際就是磁盤空間的一種映射。為了避免在太大的空間中存放或讀取數(shù)據(jù)降低訪問(wèn)效率、或者需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存放管理，因此就有將一個(gè)磁盤空間劃分為多個(gè)區(qū)域的需求，即所謂的磁盤分區(qū)。

本教程操作環(huán)境：linux7.3系統(tǒng)、Dell G3電腦。

磁盤（disc）是一種塊存儲(chǔ)設(shè)備，用于存放文件的設(shè)備。文件系統(tǒng)實(shí)際就是磁盤空間的一種映射。

1、磁盤構(gòu)造：

　　在 Linux 系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)是創(chuàng)建在硬盤上的，因此，要想徹底搞清楚文件系統(tǒng)的管理機(jī)制，就要從了解硬盤開(kāi)始。硬盤可分為機(jī)械硬盤（Hard Disk Drive, HDD）和固態(tài)硬盤（Solid State Disk, SSD），機(jī)械硬盤采用磁性碟片來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而固態(tài)硬盤通過(guò)閃存顆粒來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

機(jī)械硬盤（HDD）

　　　　　　　　　　　　　　機(jī)械磁盤外觀

　　　　　　　　　　　　　　磁盤結(jié)構(gòu)圖

　　機(jī)械硬盤主要由磁盤、磁道、扇區(qū)、磁頭、柱面與傳動(dòng)軸等組成。

　　磁盤：磁盤一般有一個(gè)或多個(gè)盤片。每個(gè)盤片可以有兩面，即第一個(gè)盤片的正面為0面，反面為 1 面；第二個(gè)盤片的正面為 2 面…依次類推。

　　磁道：每個(gè)盤片的盤面被劃分成多個(gè)狹窄的同心圓環(huán)，數(shù)據(jù)就存儲(chǔ)在這樣的同心圓環(huán)上面，我們將這樣的圓環(huán)稱為磁道 (Track)。每個(gè)盤面可以劃分多個(gè)磁道，最外圈的磁道是0號(hào)磁道，向圓心增長(zhǎng)依次為1磁道、2磁道…磁盤的數(shù)據(jù)存放就是從最外圈開(kāi)始的。

　　扇區(qū)：根據(jù)硬盤的規(guī)格不同，磁道數(shù)可以從幾百到成千上萬(wàn)不等。每個(gè)磁道可以存儲(chǔ)數(shù) Kb 的數(shù)據(jù)，但是計(jì)算機(jī)不必要每次都讀寫這么多數(shù)據(jù)。因此，再把每個(gè)磁道劃分為若干個(gè)弧段，每個(gè)弧段就是一個(gè)扇區(qū) (Sector)，現(xiàn)在每個(gè)扇區(qū)可存儲(chǔ) 512 字節(jié)數(shù)據(jù)已經(jīng)成了業(yè)界的約定。也就是說(shuō)，即使計(jì)算機(jī)只

需要某一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，但是也得把這個(gè) 512 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)全部讀入內(nèi)存，再選擇所需要的那個(gè)字節(jié)。

　　磁頭：是硬盤讀取數(shù)據(jù)的關(guān)鍵部件，它的主要作用就是將存儲(chǔ)在硬盤盤片上的磁信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)向外傳輸，而它的工作原理則是利用特殊材料的電阻值會(huì)隨著磁場(chǎng)變化的原理來(lái)讀寫磁盤上的數(shù)據(jù)，磁頭的好壞在很大程度上決定著硬盤盤片的存儲(chǔ)密度。比較常用的是GMR（Giant Magneto Resistive）巨磁阻磁頭。

硬盤讀寫數(shù)據(jù)的過(guò)程　　

　　現(xiàn)代硬盤尋道都是采用CHS(Cylinder Head Sector)的方式，硬盤讀取數(shù)據(jù)時(shí)，讀寫磁頭沿徑向移動(dòng)，移到要讀取的扇區(qū)所在磁道的上方，這段時(shí)間稱為尋道時(shí)間(seek time)。因讀寫磁頭的起始位置與目標(biāo)位置之間的距離不同，尋道時(shí)間也不同。目前硬盤一般為2到30毫秒，平均約為9毫秒。磁頭到達(dá)指定磁道后，然后通過(guò)盤片的旋轉(zhuǎn)，使得要讀取的扇區(qū)轉(zhuǎn)到讀寫磁頭的下方，這段時(shí)間稱為旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間(rotational latencytime)一個(gè)7200（轉(zhuǎn)/每分鐘）的硬盤，每旋轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間為60×1000÷7200=8.33毫秒，則平均旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間為8.33÷2=4.17毫秒（平均情況下，需要旋轉(zhuǎn)半圈）。平均尋道時(shí)間和平均選裝延遲稱為平均存取時(shí)間。

固態(tài)硬盤（SSD）

　　固態(tài)硬盤和傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤最大的區(qū)別就是不再采用盤片進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，而采用存儲(chǔ)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。固態(tài)硬盤的存儲(chǔ)芯片主要分為兩種：一種是采用閃存作為存儲(chǔ)介質(zhì)的；另一種是采用DRAM作為存儲(chǔ)介質(zhì)的。目前使用較多的主要是采用閃存作為存儲(chǔ)介質(zhì)的固態(tài)硬盤

　　　　　　　　　　固態(tài)硬盤

固態(tài)硬盤和機(jī)械硬盤對(duì)比

2、磁盤接口

　　目前，常見(jiàn)的機(jī)械硬盤接口有以下幾種：

　　IDE 硬盤接口：（Integrated Drive Eectronics，并口，即電子集成驅(qū)動(dòng)器）也稱作 "ATA硬盤" 或 "PATA硬盤"，是早期機(jī)械硬盤的主要接口，ATA133 硬盤的理論速度可以達(dá)到 133MB/s（此速度為理論平均值）因?yàn)椴⒖诰€的抗干擾性太差，且排線占用空間較大，不利計(jì)算機(jī)內(nèi)部散熱，已逐漸被SATA所取代。

　　SATA接口：全稱Serial ATA，也就是使用串口的ATA接口，特點(diǎn)是抗干擾性強(qiáng)，對(duì)數(shù)據(jù)線的要求比ATA低很多，且支持熱插拔等功能。SATA-II的接口速度為300MiB/s，而新的SATA-III標(biāo)準(zhǔn)可達(dá)到600MiB/s的傳輸速度。SATA的數(shù)據(jù)線也比ATA的細(xì)得多，有利于機(jī)箱內(nèi)的空氣流通，整理線材也比較方便。

　　SCSI接口：全稱Small Computer System Interface（小型機(jī)系統(tǒng)接口），經(jīng)歷多代的發(fā)展，從早期的SCSI-II，到當(dāng)前的Ultra320 SCSI以及Fiber-Channel（光纖通道），接口型式也多種多樣。SCSI硬盤廣為工作站級(jí)個(gè)人計(jì)算機(jī)以及服務(wù)器所使用，因此會(huì)使用較為先進(jìn)的技術(shù)，如碟片轉(zhuǎn)速15000rpm的高轉(zhuǎn)速，且資料傳輸時(shí)CPU占用率較低，但是單價(jià)也比相同容量的ATA及SATA硬盤更加昂貴。

　　SAS接口：全稱Serial Attached SCSI，是新一代的SCSI技術(shù)，可兼容SATA硬盤，都是采取序列式技術(shù)以獲得更高的傳輸速度，可達(dá)到12Gb/s。此外也透過(guò)縮小連接線改善系統(tǒng)內(nèi)部空間等。

　　FC接口：全稱Fibre Channel（光纖通道接口），擁有此接口的硬盤在使用光纖聯(lián)接時(shí)具有熱插拔性、高速帶寬（4Gb/s或10Gb/s）、遠(yuǎn)程連接等特點(diǎn)；內(nèi)部傳輸速率也比普通硬盤更高。但其價(jià)格高昂，因此FC接口通常只用于高端服務(wù)器領(lǐng)域

現(xiàn)在，普通機(jī)械盤接口多為SATA，固態(tài)盤接口多為SAS

3、磁盤文件系統(tǒng)

　　文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)用于明確存儲(chǔ)設(shè)備（常見(jiàn)的是磁盤，也有基于NAND Flash的固態(tài)硬盤）或分區(qū)上的文件的方法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即在存儲(chǔ)設(shè)備上組織文件的方法。操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)管理和存儲(chǔ)文件信息的軟件機(jī)構(gòu)稱為文件管理系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱文件系統(tǒng)。文件系統(tǒng)的接口，對(duì)對(duì)象操縱和管理的軟件集合，對(duì)象及屬性。從系統(tǒng)角度來(lái)看，文件系統(tǒng)是對(duì)文件存儲(chǔ)設(shè)備的空間進(jìn)行組織和分配，負(fù)責(zé)文件存儲(chǔ)并對(duì)存入的文件進(jìn)行保護(hù)和檢索的系統(tǒng)。具體地說(shuō)，它負(fù)責(zé)為用戶建立文件，存入、讀出、修改、轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件，控制文件的存取，當(dāng)用戶不再使用時(shí)撤銷文件等。文件系統(tǒng)是軟件系統(tǒng)的一部分，它的存在使得應(yīng)用可以方便的使用抽象命名的數(shù)據(jù)對(duì)象和大小可變的空間。管理和調(diào)度文件的存儲(chǔ)空間，提供文件的邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方法;實(shí)現(xiàn)文件從標(biāo)識(shí)到實(shí)際地址的映射，實(shí)現(xiàn)文件的控制操作和存取操作，實(shí)現(xiàn)文件信息的共享并提供可靠的文件保密和保護(hù)措施，提供文件的安全措施。

常見(jiàn)的文件系統(tǒng)類型

FAT：
　　在Win 9X下，F(xiàn)AT16支持的分區(qū)最大為2GB。我們知道計(jì)算機(jī)將信息保存在硬盤上稱為“簇”的區(qū)域內(nèi)。使用的簇越小，保存信息的效率就越高。在FAT16的情況下，分區(qū)越大簇就相應(yīng)的要大，存儲(chǔ)效率就越低，勢(shì)必造成存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)。并且隨著計(jì)算機(jī)硬件和應(yīng)用的不斷提高，F(xiàn)AT16文件系統(tǒng)已不能很好地適應(yīng)系統(tǒng)的要求。在這種情況下，推出了增強(qiáng)的文件系統(tǒng)FAT32。

NTFS：
　　NTFS文件系統(tǒng)是一個(gè)基于安全性的文件系統(tǒng)，是Windows NT所采用的獨(dú)特的文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它是建立在保護(hù)文件和目錄數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，同時(shí)照顧節(jié)省存儲(chǔ)資源、減少磁盤占用量的一種先進(jìn)的文件系統(tǒng)。使用非常廣泛的Windows NT 4.0采用的就是NTFS 4.0文件系統(tǒng)，相信它所帶來(lái)的強(qiáng)大的系統(tǒng)安全性一定給廣大用戶留下了深刻的印象。Win 2000采用了更新版本的NTFS文件系統(tǒng)NTFS 5.0，它的推出使得用戶不但可以像Win 9X那樣方便快捷地操作和管理計(jì)算機(jī)，同時(shí)也可享受到NTFS所帶來(lái)的系統(tǒng)安全性。

exFAT：
　　全稱Extended File Allocation Table File System，擴(kuò)展FAT，即擴(kuò)展文件分配表，是Microsoft在Windows Embeded 5.0以上（包括Windows CE 5.0、6.0、Windows Mobile5、6、6.1）中引入的一種適合于閃存的文件系統(tǒng)，為了解決FAT32等不支持4G及其更大的文件而推出。

RAW：
　　RAW文件系統(tǒng)是一種磁盤未經(jīng)處理或者未經(jīng)格式化產(chǎn)生的文件系統(tǒng)，一般來(lái)說(shuō)有這幾種可能造成正常文件系統(tǒng)變成RAW文件系統(tǒng)：沒(méi)有格式化、格式化中途取消操作、硬盤出現(xiàn)壞道、硬盤出現(xiàn)不可預(yù)知的錯(cuò)誤、毒所致。解決RAW文件系統(tǒng)的最快的方法是立即格式化，并且使用殺毒軟件全盤殺毒

Ext：
　　Ext2：Ext是GNU/Linux 系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)的文件系統(tǒng)，其特點(diǎn)為存取文件的性能極好，對(duì)于中小型的文件更顯示出優(yōu)勢(shì)，這主要得利于其簇快取層的優(yōu)良設(shè)計(jì)。
　　Ext3：是一種日志式文件系統(tǒng)，是對(duì)ext2系統(tǒng)的擴(kuò)展，它兼容ext2。日志式文件系統(tǒng)的優(yōu)越性在于：由于文件系統(tǒng)都有快取層參與運(yùn)作，如不使用時(shí)必須將文件系統(tǒng)卸下，以便將快取層的資料寫回磁盤中。因此每當(dāng)系統(tǒng)要關(guān)機(jī)時(shí)，必須將其所有的文件系統(tǒng)全部shutdown后才能進(jìn)行關(guān)機(jī)
　　Ext4：Linux kernel 自 2.6.28 開(kāi)始正式支持新的文件系統(tǒng) Ext4。Ext4 是 Ext3 的改進(jìn)版，修改了 Ext3 中部分重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而不僅僅像 Ext3 對(duì) Ext2 那樣，只是增加了一個(gè)日志功能而已。Ext4 可以提供更佳的性能和可靠性，還有更為豐富的功能。

XFS：

　　是一種高性能的日志文件系統(tǒng)，而且是 RHEL 7 中默認(rèn)的文件管理系統(tǒng)，它的 優(yōu)勢(shì)在發(fā)生意外宕機(jī)后尤其明顯，即可以快速地恢復(fù)可能被破壞的文件，而且強(qiáng)大的 日志功能只用花費(fèi)極低的計(jì)算和存儲(chǔ)性能。并且它最大可支持的存儲(chǔ)容量為 18EB， 這幾乎滿足了所有需求。

HFS：
　　分層文件系統(tǒng)（Hierarchical File System，HFS）是一種由蘋果電腦開(kāi)發(fā)，并使用在Mac OS上的文件系統(tǒng)。最初被設(shè)計(jì)用于軟盤和硬盤，同時(shí)也可以在在只讀媒體如CD-ROM上見(jiàn)到。

4、RAID獨(dú)立磁盤冗余陣列

基本原理：

　　RAID是由多個(gè)獨(dú)立的高性能磁盤驅(qū)動(dòng)器組成的磁盤子系統(tǒng)，從而提供比單個(gè)磁盤更高的存儲(chǔ)性能和數(shù)據(jù)冗余的技術(shù)。RAID是一類多磁盤管理技術(shù)，其向主機(jī)環(huán)境提供了成本適中、數(shù)據(jù)可靠性高的高性能存儲(chǔ)。RAID的兩個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是提高數(shù)據(jù)可靠性和I/O性能。磁盤陣列中，數(shù)據(jù)分散在多個(gè)磁盤中，然而對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，就像一個(gè)單獨(dú)的磁盤。通過(guò)把相同數(shù)據(jù)同時(shí)寫入到多塊磁盤(典型地如鏡像)，或者將計(jì)算的校驗(yàn)數(shù)據(jù)寫入陣列中來(lái)獲得冗余能力，當(dāng)單塊磁盤出現(xiàn)故障時(shí)可以保證不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

　　RAID中主要有三個(gè)關(guān)鍵概念和技術(shù)：鏡像(Mirroring)、數(shù)據(jù)條帶(DataStripping)和數(shù)據(jù)校驗(yàn)(Dataparity)：

　　鏡像，將數(shù)據(jù)復(fù)制到多個(gè)磁盤，一方面可以提高可靠性，另一方面可并發(fā)從兩個(gè)或多個(gè)副本讀取數(shù)據(jù)來(lái)提高讀性能。顯而易見(jiàn)，鏡像的寫性能要稍低，確保數(shù)據(jù)正確地寫到多個(gè)磁盤需要