ch3 硬盘与存储设备

来源：互联网发布：135端口可以关闭吗编辑：程序博客网时间：2024/05/22 02:06

硬盘与存储设备

硬盘的物理组成

硬盘由盘片，机械手臂，磁头与主轴马达组成。实际数据是卸载具有磁性物质的盘片上，而读写主要是通过在机械手臂上的读取磁头来完成。实际运行时，主轴马达让盘片转动，然后机械手臂可伸展让读取头在盘片上面进行读写操作。

盘片上的数据

整个盘片上好像有多个同心圆绘制出的饼图，而由圆心以放射状的方式分割出的磁盘的最小存储单位，那就是扇区（sector），在物理组成方面，每个扇区大小为512B，这个值是不会变的。而山区组成的一个圆就成为磁道（track）。如果有多个盘片，那么在所有盘片上相同的刺刀可以组成一个柱面（cylinder），柱面也是我们分割硬盘时的最小单位。

传输接口

IDE接口－－－对应linux中的文件名：/dev/hd[a-d]
SATA接口,SCSI接口－－对应linux中的文件名：/dev/sd[a-d]

磁盘的第一个扇区

整块磁盘的第一个扇区特别重要，因为它记录整块磁盘的重要信息。磁盘的第一个扇区主要记录了两个重要信息：

主引导分区（master boot record， MBR）：可以安装引导加载程序的地方，有446B
分区表（partition table）：记录整块硬盘分区的状态，有64B。

分区表

如何分区

柱面是文件系统的最小单位，也是分区的最小单位。通过参考柱面号码的方式来分区。在分区表所在的64B容量中，总共分为4组记录区，每组记录区记录了该区段的起始与结束的柱面号码。

笔者的硬盘设备文件名为/dev/sda（SATA硬盘对应的标示），那么这四个分区的文件名如下所示：

p1:/dev/sda
p2:/dev/sda1
p3:/dev/sda2
p4:/dev/sda3

上图中，我们假设硬盘只有400个柱面，共分为四个分区，第四个分区为301-400号柱面的范围。

由于分区表只有64B，最多容纳4个分区，这四个分区被称为主（primary）分区或扩展（extended）分区。
关于分区，有以下几点知识：

其实所谓的分区，只是针对那64B的分区表进行设置而已
硬盘默认的分区表仅能写入四组分区信息
这四组分区信息我们称为主分区或扩展分区
分区的最小单位为柱面
当系统要写入磁盘时，一定要参考磁盘分区表，才能针对某个分区进行数据处理

为什么分区？

数据的安全性
因为每个分区的数据是分开的。所以当你需要某个分区的数据重整时，不会影响到其他分区的数据。（装系统只会影响C盘，其他盘不受影响）
系统的性能考虑
由于分区将数据集中在某个柱面的区段，因此当需要读写分区（p1）时，磁盘只会搜寻（1-100）柱面范围，这样有助于提高性能。

扩展分区

既然第一个扇区所在分区表只能记录四条数据，那自然也利用额外的扇区来记录更多的分区信息。于是扩展分区能切分成更多分区，即为逻辑分区。（logical partition）

主分区与扩展分区最多可以有四个
扩展分区最多只能有一个
逻辑分区是由扩展分区持续切割出来的分区
能够被格式化后作为数据访问的分区为主分区与逻辑分区，扩展分区无法格式化。

开机流程与主引导分区

CMOS是记录各项硬件参数且嵌入在主板上的存储器。BIOS则是一个写入到主板上的一个软件程序。

开机流程：

BIOS：开机主动执行的第一个程序，会读如CMOS的内容，认识到第一个可开机的设备。
MBR：第一个可开机的设备的第一个扇区内的主引导分区快，内包含引导加载程序。
引导加载程序（Boot loader）：一个可读取内核文件来执行的软件
内核文件：开始操作系统的功能；

boot loader的主要任务

提供菜单：用户可以选择不同的开机选项，这也是多重引导的重要功能（双系统的实现原理）
载入内核文件：直接指向可开启的程序区段开启操纵系统
转交其他loader：将引导加载程序转交给其他loader负责

linux目录树结构与文件系统

目录树结构
整个linux系统最重要的在于目录树结构，即以根目录为主，向下呈现分支状的目录结构的一种文件结构。其中，最重要的是根目录 / 。
文件系统与目录树的关系（挂载）
挂载：就是利用一个目录当作进入点，将磁盘分区的数据放置在该目录下。其中进入点，即为挂载点；进入某一个目录，即是读取某一个分区的意思。

the end

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