Linux之磁盘分区

Linux中设备的文件名

linux秉持着万物皆是文件的思想，各类硬件设备也被当成文件对待，以下是常用设备的文件名

中括号 [ ] 表示设备的序列名，比如/dev/sd[a-p]，就表示有多个同类型的设备，他们的文件名分别是 /dev/sda, /dev/sdb, ...... .dev/sdp

总之，我们可以先理解为，访问这些文件就等于访问对应的设备了

磁盘组成

要想了解磁盘分区，我们得先了解磁盘的组成

物理结构：

• 盘片：就是上图中左边的圆盘，就是我们的盘片了
• 主轴马达：上图中右边的侧面图，每一个长方形就是一个盘片(侧面)，然后通过一个像棍子一样的东西串在一起，这个棍子就是主轴马达了，盘片会跟着主轴旋转
• 机械臂：上图中右边的侧面图，蓝色的部分就是机械臂了，就像个夹子一样，可以进行伸缩运动，简单来说就是靠近主轴和远离主轴
• 磁头：上图中右边的侧面图，红色的部分就是磁头了，相当与是位于机械臂的末端，像是夹住盘片一样，我们就是通过这个来访问磁盘的

逻辑结构：

• 磁道：上图中左边的俯视图，黄色的部分就是磁道了，它就是一个圆圈，当然盘片不止一个磁道，这里黄色的部分是最外圈磁道
• 扇区：上图中左边的俯视图，绿色的部分就是扇区了，简单来说就是一个磁道被划分得到的就是扇区啦
• 柱面：这个立体图不好画，柱面就是多个盘片的同一位置的磁道的组合就是柱面了，举个例子就是我们用过的卷纸，卷纸的一圈其实就像是一个柱面，或者说卷纸用完后留下的那个轴就像是一个柱面

磁盘连接的方式与设备名的关系

由于SATA/USB/SAS等磁盘接口都是使用SCSI模块来驱动的，因此这些接口的磁盘设备文件名都是/dev/sd[a-p]的格式(参考上图的设备名)

所以SATA/USB接口的磁盘根本就没有一定的顺序，那如何决定他的设备文件名呢？这个时候就得要根据 Linux核心侦测到磁盘的顺序 了

简单来说就是，我们找到谁谁的名字顺序就靠前，这个与实际插槽的代号没关系

这里是个例题

磁盘分区

磁盘分区有两种不同的格式

MSDOS(MBR)分区表格式

这种格式下，磁盘的第一个扇区很重要，存放着 开机管理程序纪录区与分区表，通常是512字节

• 主要开机记录区（Master Boot Record, MBR）：可以安装开机管理程序的地方，有446Bytes
• 分区表（partition table）：记录整颗硬盘分区的状态，有64 Bytes

由于分区表所在区块仅有64 Bytes容量，因此最多仅能有四组记录区，每组记录区记录了该区段的启始与结束的柱面号码

举个例子，我们将磁盘分成4个分区，如下所示

假设磁盘的设备名是 /dev/sda1, 那么这些分区名就是 /dev/sda[1-4]

书里写得很好，我就直接照搬了

这里说一下主要分区和延伸分区，主要分区就是以为着整个就是一个分区，延伸分区是利用额外的扇区来存储分区记录，简单来说，就是延伸分区可以进一步分为逻辑扇区，数量不限，这样我们实际的分区数量就突破4个了

如下是一个例子，我们可以看到总共有1个主要分区和1个延伸分区，延伸分区又细分为5个逻辑扇区，而这些逻辑扇区的分区记录就是在延伸分区使用的那个扇区中(图中的小黑块)

那这些分区的命名又是怎样的呢：

我们可以看到逻辑分区的数字编号是从5开始，这是因为前4个编号要留给主要分区或延伸分区，逻辑分区是无法使用的

这里是关于MBR分区的特性的总结：

MBR磁盘空间整合

磁盘空间整合，只是对于主分区和逻辑分区而言，延伸分区无法被格式化，也就无法存储数据

• 只需要记住同类型的可以直接整合(合并)---相当于删掉原来的分区，然后新增一个分区，这样就能达到类似合并的效果了
• 不同类型的，其实也就是逻辑分区和主分区的合并，这时候只能删掉原来的延伸分区(所有的逻辑分区都会被删除)，然后再新建分区(总体的思路还是从不同类型转换到同类型)

MBR分区的限制

GUID partition table, GPT 磁盘分区表

LBA 逻辑区块位址
过去默认的扇区大小是512字节，为了相容所有的磁盘，因此在扇区的定义上，大多使用 LBA来处理

GPT 将磁盘所有区块以此LBA（默认为 512Bytes喔！）来规划，而第一个 LBA 称为LBA0(从 0 开始编号）

GPT格式

与MBR仅使用第一个512Bytes区块来纪录不同，GPT使用了 34个LBA区块 来纪录分区信息！GPT除了前面 34个LBA之外，整个磁盘的最后33个LBA也拿来作为另一个备份(34个区块中，只有后33块是关于分区记录的)

如下图所示，GPT分区表的结构

• LBA0：MBR 相容区块，基本与MBR模式下的第一个扇区一致，开机管理程序仍是446字节，不同的是原本的分区表的纪录区内，这个相容模式仅放入一个特殊标志的分区，用来表示此磁盘为 GPT 格式之意
• LBA1：GPT 表头纪录，这个部份纪录了分区表本身(包含备份)的位置与大小， 以及放置了分区表的检验机制码（CRC32）
• LBA2-33：实际纪录分区信息处，每个 LBA 都可以纪录 4 笔分区纪录，所以在默认的情况下，总共可以有 4x32=128 笔分区纪录

GPT分区已经没有所谓的主、延伸、逻辑分区的概念，既然每笔纪录都可以独立存在，当然每个都可以视为是主分区！每一个分区都可以拿来格式化使用喔

挂载

目录树结构

目录树架构（directory tree）就是以根目录为主，然后向下呈现分支状的目录结构的一种文件架构

比如我们要访问 mydata 文件，就要通过 /home/dmtsai/mydata 这个路径

Linux内的所有数据都是以文件的形态来呈现的，它使用的也是目录树架构

但我们的文件数据都是放在磁盘分区中的，如何结合目录树的架构与磁盘内的数据，这个就是挂载的作用所在

文件系统与目录树的关系（挂载）

• 挂载：利用一个目录当成进入点，将磁盘分区的数据放置在该目录下；也就是说，进入该目录就可以读取该分区的意思
• 挂载点：那个进入点的目录我们称为“挂载点”

判断文件所在分区

假设有以上这个例子，分区1被挂载到 根目录 下，分区2被挂载到 home目录 下

要判断文件所在的分区，通过 反向追踪 即可，也就是说，从当前文件往上找进入点，谁先被找到，文件就在这个进入点所对应的分区下

结合我们给的例子，当我想要知道/home/vbird/test这个文件在哪个partition时，由 test-->vbird-->home-->/，我们先找到 home目录 这个进入点，所以这个文件在分区2中