第三十一讲——管理磁盘分区

<div>管理磁盘分区的命令：fdisk</div>
<div>     fdisk  /dev/sda（必须指向一个设备，不能指向一个分区）在sda上创建、删除分区。</div>
<div>     执行命令后会进入一个交互式界面</div>
<div>     p:  显示当前硬盘上的分区，包括没有保存的修改。</div>
<div>          fdisk创建、删除分区时并不是立即保存生效的，只有退出这个命令的时候修改才会生效，如果创建错了、删除错了不保存直接退出即可。</div>
<div>      n：创建新分区（新硬盘会有编号的选择，e扩展分区，p主分区）</div>
<div>      d：删除一个分区</div>
<div>      w：保存并退出</div>
<div>      q：不保存退出</div>
<div>      t： 修改分区类型（文件系统类型）使用L可以查看所有支持的文件类型种类</div>
<div>      l：显示所有支持的类型</div>
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<div>　　创建一个新分区时，硬盘会询问使用的分区号（1/2/3/4），然后会默认一个起始柱面，这个默认就好，接下来就是指定结束柱面，可以按照空间大小指定：+1G（M/K）</div>
<div>　　扩展分区不能直接使用，它只是一个指针，指向MBR之外的一个分区表，扩展分区下创建的分区叫逻辑分区，逻辑分区是自动编号的。</div>
<div>　　当我们新建分区后内核不会立即识别，我们可以通过cat /proc/partitions查看当前内核是被了哪些分区。</div>
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<div>　　创建完分区后我们需要通知内核重读分区表</div>
<div>　　partx /dev/sda （partprobe /dev/sda）重读分区表</div>
<div>　　当分区表重读后，接下来就是格式化并挂载分区。</div>
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<div>操作系统的执行过程分为两段（两种模式）</div>
<div>　　一般来说，用户是没有特权取操作硬件的，所以这些进程所运行的模式我们称为用户模式，运行的空间我们称为用户空间。</div>
<div>　　所有的进程一般来说都运行在用户空间，指的是它们没有特权</div>
<div>　　我们常见的CUP（inter和AMD），将CPU划分为四个环状（同心圆）运行级别，最内层为ring0，外层为ring3，内核是跑在ring0上的，用户进程跑在ring3上，1和2由于历史原因没有使用，三级别下是没有特权的。</div>
<div>　　我们说过，任何程序在编程的时候，利用的是硬件芯片的功能，一些I/O操作（和硬件打交道的指令）都只能运行在零级别上。</div>
<div>　　所以要想和硬件打交道，必须要转入内核才有权限。（内核空间/内核模式）零级别。</div>
<div>　　文件系统对任何文件的操作都是通过文件系统调用接口来实现，一个内核所提供的功能都是通过系统调用向外提供的。因此，管理文件的功能也是通过系统调用来完成（和文件操作相关）。</div>
<div>　　我们要知道，打开一个文件可读取一个文件是两码事。</div>
<div>　　我们格式化分区之后会发现少了不少的空间，这些少去的空间用于存放元数据。</div>
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<div>　　块大小（block size）：对文件系统来讲，块大小是不确定的，它只能是2^n字节，一般为1024/2048/4096byte，三种情况（linux上）。</div>
<div>　　block size 决定了怎么装在磁盘块到内存中去，我们知道，磁盘中的数据不能直接被CPU访问，CPU要访问一个数据时，得先将数据装载进入内存。</div>
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<div>　　内存中的空间一般是分成页面（页框）的，一般来讲，一个页框只能存放一个磁盘块或者两个磁盘块或者四个磁盘块，页框的大小通常为4k.</div>
<div>　　页框的大小对于不同的CPU是不一样的。</div>
<div>　　占据磁盘块的文件通常只有两类主流文件：</div>
<div>     一是普通文件，二是目录文件</div>
<div>　　块组：块组属于逻辑概念，块组对用户是不可见的，块组是为了方便文件管理，块组的大小取决于块的大小，如果块大小为1K，那么一个块组中可以有1024*8bit个块（一个块位图中可标识的块的数目）。</div>
<div>　　在创建文件系统的时候，在元数据区有一个超级块（super block），用于保存创建了多少个块组。</div>
<div>　　super block坏了，基本上分区也就挂了，所以super block可以有多个备份</div>
<div>　　super block中保存了整个分区的全局信息。</div>
<div>　　有多少块组</div>
<div>　　每个块组中有多少个快</div>
<div>　　块大小</div>
<div>　　空闲磁盘块，已使用磁盘块</div>
<div>　　已用inode，未使用inode</div>
<div>　　块组描述符表（也拥有备份）：</div>
<div>　　当前系统有多少块组，每一个块组从第几个开始，到第几个结束。</div>
<div>　　每一个块组都有一个inode表，每一个块组中有inode位图，块位图。</div>
<div>　　任何一个分区的第一个（第零个）块是不能被使用的，预留出来为boot block 引导块</div>
<div>如果在分区上安装操作系统，其BootLoader应当装在boot  block中（多操作系统）。</div>
<div>　　boot  block是被MBR调用的</div>
<div>　　除了第一个块，其他的块直接被划分为块组</div>
<div>boot block<span style="white-space:pre;">	</span>block group0<span style="white-space:pre;">	</span>block group1 <span style="white-space:pre;">	</span>n……</div>
<div>每一块组可划分为：</div>
<div>super</div>
<div>block<span style="white-space:pre;">	</span>GDT<span style="white-space:pre;">	</span>block</div>
<div>bitmap<span style="white-space:pre;">	</span>inode</div>
<div>bitmap<span style="white-space:pre;">	</span>inode</div>
<div>table<span style="white-space:pre;">	</span>date</div>
<div>blocks（数据块）</div>
<div>mode权限</div>
<div>owner属主属组</div>
<div>size 大小</div>
<div>timestamps时间戳</div>
<div>direct blocks直接磁盘块指针</div>
<div>indirect blocks间接磁盘块指针</div>
<div>double indirect二级间接磁盘块指针</div>
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<div>triple indirect三级间接磁盘块指针</div>
<div>super block超级块一般有3-4个备份</div>
<div>GDT：块组描述符表，group  description table 存放每一个块组的起始块编号，结束块编号（块组边界信息），根据块个数不同，占据的空间也是不一样的，未必是一个磁盘块。</div>
<div>所以我们说一个磁盘分区内部又被分成了多个逻辑区域，彼此之间分隔开来管理。</div>
<div>inode：index node</div>
<div>inode中存放inode号，属主属组，权限，时间戳，文件大小，直接磁盘块指针，间接磁盘块指针，二级间接磁盘块指针，三级间接磁盘块指针。</div>
<div>ext2 inode</div>
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<div>ext3于ext2最大的不同就是ext3被称为日志文件系统（journal  file system）</div>
<div>     日志文件系统将磁盘分为三个区，元数据区、数据区、日志区。</div>
<div>日志文件系统在运行的时候，先将inode的放入日志区，如果数据存储一般掉电了，重启时只需将日志中的inode删除即可，在ext2中需要遍历整个磁盘来寻找损坏的文件，效率非常低下。</div>
<div>     日志文件系统提升了文件系统的检查速度，但是意为着多了一次I/O操作，写入操作比ext2慢一些。</div>
<div>     非日志文件系统在linux上只有ext2一个，对于一些数据完整性、安全性要求不高，特别是需要大量写入小文件时，ext2的优势就比较明显（比如临时文件等情况），对性能要求比较高的场景下。</div>
<div>     一级磁盘块，最多来讲只指向十来个磁盘块，不管指针有多少个级，这些指针加起来所能引用的块的个数是有限的，这个限制就是单个文件最大的文件大小限度。</div>
<div>     对于一个系统工程师来讲，更多的管理操作如下：</div>
<div>        对普通用户看不见的，不需要看的，我们要看</div>
<div>         文件系统有多大，超级块在上面位置，超级块的备份个数够不够，GDT在什么位置，备份数够不够，里面存放了哪些信息，分了多少个磁盘块，有没有产生磁盘碎片，需不需要修复，一共有多少个块组，哪一个块组中有碎片等等，更多的是新加入的磁盘需要分区，格式化，挂载，以及文件系统损坏需要修复。</div>

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