磁盘管理一

硬盘是什么

硬盘就是计算机中用来存储、持久化存储数据的一个设备。
市面主流的硬盘有两类、机械硬盘、固态硬盘。
区别于内存、硬盘中的数据，关机后，一直存在。
硬盘也被称为磁盘，因为硬盘存储数据和电磁有关，机械硬盘里有很多张磁盘。

图告诉你磁盘分区要学什么

磁盘内部体系知识

数据写入流程

磁盘要放入计算机且被Linux系统识别，到可以使用磁盘存储数据，过程如下：

1.磁盘要存数据，相当于人盖房子

2.磁盘要分区后才能够存储数据，相当于房子改好了，需要隔断分出卧室，厨房，卫生间等区域

3.磁盘分区完成后，还得格式化后才能使用，且创建文件系统后才可以存储数据，相当于家里得装修后才能开始住人，不同的文件系统相当于不同的装修风格

4.磁盘分区，格式化，创建文件系统后，还得进行挂载到不同的文件夹，才能存放数据，相当于房子还得安装门、窗，才能和外界通信，进出

机械硬盘原理

首先简单认识一下硬盘的物理结构，硬盘内部的物理结构很复杂，只能从大的颗粒度去看内部的结构

硬盘长什么样

磁盘内部

盘片上涉及的基本概念

整个硬盘上一般有很多的盘片组成

每个盘片如同切西瓜一样被“切”成一块一块的扇面

同时沿着半径的方向被划分成了很多同心圆，就是传说中的磁道

磁道被扇面切成很多的扇形区域叫做扇区（扇区是从磁盘读出和写入信息的最小单位，通常大小为512字节），不同盘片上的同半径磁道组成了柱面

磁盘名词（记忆）

 磁头（head）数：每个盘片一般有上下两面，分别对应1个磁头，共2个磁头；

 磁道（track）数：磁道是从盘片外圈往内圈编号0磁道，1磁道...，靠近主轴的同心圆用于停靠磁头，不存储数据；

 柱面（cylinder）数：同磁道数量；

 扇区（sector）数：每个磁道都别切分成很多扇形区域，每道的扇区数量相同，扇区大小是0.5KB是512字节，文件存储在硬盘中，最小存储单位就是扇区。

 磁头读取扇区数据，是读取连续的多个扇区，称之为block（块）

 圆盘（platter）数：就是盘片的数量。

磁盘"块 block"是什么

操作系统与磁盘之间交流的最小单位就是磁盘块，它是一个虚拟的概念。

是对于操作系统（软件）来说有意义的概念，因此操作系统读写磁盘的时候，是以block为单位。

由于扇区的数量比较小，数目众多在寻址时比较困难，所以操作系统就将相邻的扇区组合在一起，形成一个块，再对块进行整体的操作。

操作系统忽略对底层物理存储结构的设计，通过虚拟出来磁盘块的概念，在系统中认为块是最小的单位。

A：Track 磁盘磁道（粉红色部分）

B：Geometrical sector 几何学中的扇形（紫色部分）

C：Track sector 磁盘扇区（玫红色部分）

D：Cluster 块/簇（绿色部分），linux是以"块"为单位，读取磁盘上的数据。

为什么操作系统要虚拟出"块"

磁盘最小单位是? 看上图，哪个区域最小，扇区。

为什么操作系统不用扇区作为IO（输入，输出）单位?而用"块"呢？

读取方便：由于扇区的Size比较小，数目众多时寻址时比较困难，所以操作系统就将相邻的扇区组合在一起，形成一个块，再对块进行整体的操作。

分离对底层的依赖：操作系统忽略对底层物理存储结构的设计。

通过虚拟出来磁盘块的概念，在操作系统中认为块是最小的单位。

简单理解，扇区、块，他俩的关系。
对计算机而言，扇区单位太小，因此用块来作为磁盘数据的单位，并且记好

扇区是磁盘底层使用的单位
块是文件系统用的单位，和操作系统有关

linux系统上的"块"（重点）

块、是文件系统层面的概念，文件系统以"块"单位去读写磁盘的数据，在linux中，"块"的默认大小是4KB。

扇区(sector)是磁盘最小的物理存储单元，单位是512字节。

操作系统无法对数目众多的扇区进行寻址，因此操作系统将相邻的扇区组合在一起，形成了块（8个扇区，4k大小）。

在Linux文件系统中多个连续的扇区称之为block、块，也是在系统中被认为是最小的存储单位 du -h /tmp/*

在windows文件系统中多个连续的扇区称作簇。

操作系统规定，一个block只能存放一个文件的内容，因此文件占用空间，只能是block的整数倍，即使文件大小，小于一个block，也就是小于4k，同样占用一个block的大小。

磁盘原理总结

磁盘盘片上，需要记住的内容
磁道
扇面
扇区，磁盘最小物理存储单元，512bytes
块，块等于8个扇区（512bytes * 8 = 4096 bytes = 4kb ）

计算机容量单位

一个英文字母（英文逗号），占1个字节
一个汉字（中文逗号）、3个字节(主流的utf-8编码)

随着计算机存储的发展，Byte也太小了，又出现了KB、MB、GB、TB

磁盘分区

硬盘分区是就使用分区编辑器（partition editor）将一个硬盘上划分几个独立的逻辑部分，盘片一旦划分成数个分区，不同类的目录与文件可以存储进不同的分区。

越多分区，也就有更多不同的地方，可以将文件的性质区分得更细，按照更为细分的性质，存储在不同的地方以管理文件；但太多分区就成了麻烦。

硬盘分区就像给一间空荡的房子划分出卧室，厨房，客厅等相互隔离的空间一样。主要是为了方面用户的使用。

关于MBR分区

由于硬盘的容量区别很大，甚至超过了TB的容量单位，关于磁盘分区又有了两种方式

小于2TB的硬盘，使用mbr分区
超过2TB的硬盘，使用GPT分区

MBR是什么

简单说，mbr是磁盘里第一个扇区，作用是告诉操作系统怎么加载磁盘顺序，如何开机的！
MBR（master boot record）的英文缩写，简称主引导记录，还可以叫做主引导扇区。

优点就是兼容性比较好，缺点就是不支持管理大硬盘结构。

MBR的作用是什么

主引导扇区位于整个硬盘的0磁头0柱面1扇区，包括硬盘主引导记录MBR（Master Boot Record）和分区表DPT（Disk Partition Table）。

其中主引导记录的作用就是检查分区表是否正确以及确定哪个分区为引导分区，也就是操作系统引导扇区调入内存加以执行。

mbr检查磁盘分区表是否正确，分了几个区，以及哪一个是安装了操作系统的分区，比如C盘，然后加载系统。

MBR分区表（DPT：disk partition table）

分区表的作用是记录硬盘的分区信息。    说白了就是记录了启动硬盘、加载分区的一个记录表
分区表记录了
1.系统装在了c盘(第一分区)，里面也包括了启动系统的核心程序
2.加载D盘、E盘、F盘等（第N分区）

关于GPT（GUID）分区

GPT分区：全称为Globally Unique Identifier Partition Table，也叫做GUID分区表，由于MBR限制在2TB容量，GPT诞生了，优点如下

GPT分区的硬盘容量几乎无限制
分区个数无限制
自带磁盘数据保险机制

GPT和MBR两者的区别（了解）

1、MBR分区表最多只能识别2TB左右的空间，大于2TB的容量将无法识别从而导致硬盘空间浪费；GPT分区表则能够识别2TB以上的硬盘空间。

2、MBR分区表最多只能支持4个主分区或三个主分区+1个扩展分区(逻辑分区不限制)；GPT分区表在Windows系统下可以支持128个主分区。

3、在MBR中，分区表的大小是固定的；在GPT分区表头中可自定义分区数量的最大值，也就是说GPT分区表的大小不是固定的