第三十二讲——磁盘的分区

<div>磁盘的分区命令：fdisk</div>
<div>fdisk  /dev/sda 会产生一个交互式界面</div>
<div>　　m:帮助信息</div>
<div>      p: 显示分区信息</div>
<div>      n：新建磁盘分区</div>
<div>      d：删除磁盘分区</div>
<div>      w：保存并退出</div>
<div>      q：不保存退出</div>
<div>      l： 查看文件系统类型</div>
<div>      t：修改文件系统类型  在此选项下也可使用l/L查看支持的文件系统类型</div>
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<div>　　新建分区时指定起始柱面。一般为默认即可</div>
<div>　　结束柱面的指定，一般使用大小指定，单位为M、G</div>
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<div>建立好一个分区时，系统内核并不会立即识别，我们需要通知内核联系当前系统上的所有磁盘</div>
<div>　　partx  /dev/sda  也可指定某一磁盘</div>
<div>　　partprobe 老版本的命令</div>
<div>　　更新内核识别后我们可以查看/proc/partitions</div>
<div>　　cat /proc/partitions  会列出当前内核识别的分区</div>
<div>任何一个分区想要使用都要创建文件系统，要想创建文件系统就意味着，我们要利用内核中内核的文件系统模块，在对应的设备上划分出组织结构。</div>
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<div>swap分区</div>
<div>　　在早期内存算是一种比较昂贵的资源，在此场景下物理内存无法满足我们的需要。</div>
<div>　　我们的操作系统内核是一个虚拟机，它将我们底层硬件所提供的计算能力虚拟成接口，能够让多个进程并行运行。将资源通过分时共享：time share，或者多路复用：matiplex，将资源分成几份，然后每个进程都可以使用一份。</div>
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<div>　　CPU的虚拟，将CPU的计算能力划分成时间片，time slice。CPU所提供的计算能力是按照时间的流逝来完成的。</div>
<div> 　　I/O设备是通过多路复用来完成</div>
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<div>　　X86系列CPU上（32位），尤其是从80286开始，我们的内存当中引入了所谓的虚拟地址的概念，也称为线性地址、内存就是可编址的存储单元，所以进程在访问内存设备的时候，我们内存中的存储空间每一个字节被称为一个cell（存储单元，存储格），每一个存储格都是由地址的，所以CPU到内存中访问数据时是根据地址来查找的。</div>
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<div> 　　地址总线就是负责寻址的，CPU通过地址总线能够找到对应地址的存储单元，而后通过数据总线将数据读取出来，（读取数据是在控制指令的控制下完成数据读取的。），进程是跑在内核之上的，虽然线性空间是4G（32位CPU），但内核会占用一部分，这就意味着进程并不能直接使用4G，而是划分为两段，这个地址空间是虚拟出来的，假的、不存在的，真正的数据还是存放在物理内存当中，虽然出去内核占用的空间，进程都能够使用，但并不代表进程会完全占用整个剩余空间（进程管理），大多数进程空间是分页的（页框，page）。</div>
<div> 在物理内存上，内存空间被分成一个一个的页框，每4K一个页框，可以放一个页面的数据，而后每一个进程真正使用的数据会被转换映射到内存空间中去。</div>
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<div>　　数据在物理内存空间中很可能是不连续的，数据是交替存放的。</div>
<div>　　虚拟地址是假的，每一个进程都以为自己使用了全部的地址空间，而事实上由内核将虚拟地址空间转换到物理内存当中。</div>
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<div>　　进程在虚拟地址上上是看不到其他进程的存在的。万一物理内存中没有页框了，但是进程还需要使用内存，进程是意识不到内存快占满了，进程会继续向内核申请地址空间来装数据。这个时候内核会采取折中的办法，将硬盘中的虚拟内存（特殊分区，linux中为swap分区）划分为一个一个的页框，模拟成物理内存，将物理内存中较少使用的页框挪到虚拟内存当中，然后就腾出一段空间。</div>
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<div>　　当内存中的数据，被挪到虚拟内存中时，内核会消除其物理内存的指向关系，但是内核会维护一张表，里面保留了数据的指向关系。当进程使用的数据存放在虚拟内存中时，内核会将进程的申请拦截，并再次将其他暂时不使用的数据挪到虚拟内存中去，将要使用的数据挪到物理内存中，并像进程给出指向关系。</div>
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<div>　　这个过程就称为换进换出的过程，这个硬盘上的空间称为交换空间，交换空间的存在允许我们的内存过载使用。</div>
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<div>在linux上，交换空间是一个分区（swap分区）</div>
<div>　　我们将内存中的数据放到磁盘上的过程称为page out，将内存中的数据取回的过程称为page in</div>
<div>　　相对应的，站到swap的角度来说，内存中的数据存入swap分区为swap in，将swap分区的数据读入内存叫做swap out。</div>
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<div>　　当操作系统频繁有页面数据换进换出，很有可能是由于物理内存太小，虚拟内存只能用于应急使用，数据换进换出的效率低下，且硬盘的读取写入相比内存会慢很多。</div>
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<div>　　CPU中的寄存器是存储空间中速度最快的，大概是1纳秒完成访问，一级缓存和二级缓存大概需要10纳秒左右，内存的完成访问时间在10毫秒左右，硬盘的访问时间可能是以秒为单位。</div>
<div>　　当我们使用交换分区的时候，会使系统的性能大受影响，如果不得不使用swap交换空间，我们应将swap分区放到靠外的磁道上。</div>
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<div>free 命令，查看当前系统物理内存和交换分区的使用情况，默认是以字节为单位显示空间大小</div>
<div>　　-m选项以M为单位显示内存和swap交换分区的使用情况。</div>
<div>　　free 命令结果的中的buffers和cached</div>
<div>　　buffers：缓冲，缓冲是避免慢的设备遭受冲击。</div>
<div>　　buffer中通常存储元数据，例如使用过的inode放在buffer中。</div>
<div>　　cached：缓存，缓存是快速设备向低速设备读取数据的中介（中间设备）</div>
<div>　　cached中通常存储数据，保存元数据对应的数据。</div>
<div>　　缓存中也涉及交换，但是缓存中的数据只是往外交换，并不影响数据本身。</div>
<div>　　buffer、cached是为了提高计算机的性能而设定的。</div>
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<div>创建交换分区（swap分区）</div>
<div>　　在fdisk中新建分区，并调整为linux swap类型（82），而后使用mkswap命令（交换分区的格式化命令）</div>
<div>　　mkswap   /dev/sda#  将新建的linux swap类型的分区格式化为交换分区。</div>
<div>　　也可以在格式化的时候指定卷标 swap：-L  LABLE</div>
<div>　　创建分区----高级格式化----挂载</div>
<div>　　swap交换空间的挂载和格式化都较为特殊。</div>
<div>　　swap分区的挂载点比较独特：swap</div>
<div>　　挂载点为swap  文件类型为swap</div>
<div>　　挂载：swapon  /dev/sda# 启动swap分区</div>
<div>      swapoff  /dev/sda# 关闭swap分区</div>
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<div>　　当swap空间不够使用，且磁盘上已经没有空闲空间来创建新分区，但是某个已经挂载的设备上还有空闲的空间，在这个空闲的空间上使用软件的方式模拟硬件来创建一个镜像文件，将这个镜像文件当做设备来使用。模拟出来的镜像文件甚至可以分区格式化，挂载，很可能镜像文件看起来不到20M大小，但是fdisk查看却有120G。</div>
<div>　　无论是Windows还是linux都支持本地回环设备，loopback，回环设备。</div>
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<div>dd 命令：</div>
<div>　　dd命令是用于复制文件的，用法格式比较特殊。</div>
<div>　　dd      if=input file          of=output file  </div>
<div>　　输入的文件或者数据（指定数据来源）   保存到什么地方（存储目标）</div>
<div>dd和cp不同之处在于：</div>
<div>     cp命令是通过文件系统读取出来（内存中），再粘贴到我们制定的位置。cp命令是通过VFS接口，以文件为单位读取到内存中，然后保存到另一个文件所对应的区域。</div>
<div>　　对于dd命令来讲，它不通过VFS，二是直接将文件所对应的1.0代码复制。</div>
<div>　　dd命令可以只复制文件的几个字节，</div>
<div>　　bs=1024（字节）bs为blocksize</div>
<div>　　count=2（以bs为单位，一共复制两次）</div>
<div>　　dd命令强大到无以复加的地步，甚至可以帮助我们备份MBR</div>
<div>　　dd if=/dev/sda  of=/tmp/MBR.backup bs=512 count=1</div>
<div>　　这里直接指定的硬盘，没有指定文件，那么就会从硬盘最开始处开始复制，当我们需要还原MBR的时候：</div>
<div>　　dd if=/mnt/MBR.backup of=/dev/sda bs=512 count=1</div>
<div>　　dd命令还可以直接将光盘中的数据抽取出来做成iso文件，cat命令也可以实现</div>
<div>　　cat /dev/cdrom >/tmp/test.iso</div>
<div>　　没有指定文件，直接指定设备的时候，cat会一个字节一个字节的取读取。</div>
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<div>linux中有两个特殊的设备</div>
<div>　　一是/dev/null   这个脚本里经常用到，是一个数据黑洞</div>
<div>　　二是/dev/zero   这个称为泡泡设备，能有向外吐0，要多少有多少。</div>
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<div>我们可以借助泡泡设备，创建一个确定大小的虚拟镜像文件，这个文件可以直接被mkswap并且启用。</div>
<div>　　dd  if=/dev/zero of=/tmp/swapfile bs=1M count=1024</div>
<div>　　使用dd命令实实在在创建一个大小为1024M的镜像文件，只是其中填满了0，所以硬盘会高速运转，，此处用于应急swap空间的添加。</div>
<div>　　dd 命令还可以用于测试磁盘的性能测试</div>
<div>　　dd if=/dev/zero of=/dev/test bs=1M count=1024</div>
<div>　　可以查看创建镜像文件时磁盘每秒完成的数据量。</div>
<div>　　dd命令有一个选项能跳过中间需要创建的空间。</div>
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<div>seek 可用于创建一个假的文件。</div>
<div>　　dd if=/dev/zero of=/tmp/test bs=1 seek=1023 count=1</div>
<div>　　即创建一个假的1G镜像文件，使用fdisk命令对其格式化时会看见其空间大小为1G，实际上只有几M。</div>
<div>使用du命令还可以查看其实际大小。</div>
<div>挂载镜像文件设备：</div>
<div>     mount –o loop /mnt/.....iso   /mnt/test  挂载镜像文件（回环设备）</div>
<div>swapon  -a  启用所有的交换设备（此处为定义在/etc/fstab下的交换设备）</div>

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