第4章 设备管理
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ext3是由开放资源社区开发的日志文件系统。ext3被设计成是 ext2的升级版本，尽可能方便用户从ext2向ext3迁移。ext3在ext2的基 础上加入了记录元数据的日志功能，努力保持向前和向后的兼容性，也 就是在保有目前ext2的格式之下再加上日志功能。和ext2相比，ext3提 供了更佳的安全性。ext3是一种日志式文件系统，日志式文件系统的优 越性在于由于文件系统都有快取层参与运作，如不使用时必须将文件系 统卸下，以便将快取层的资料写回磁盘中。如果现在使用的是ext2文件 系统，并且对数据安全性能要求很高，这里建议考虑升级使用ext3。
Linux文件系统
（3）JFS JFS是一种提供日志的字节级文件系统。该文件系统主要是为满足
服务器（从单处理器系统到高级多处理器和群集系统）的高吞吐量和可 靠性能需求而设计、开发的。JFS文件系统是为面向事务的高性能能系 统而开发的。JFS也是一个有大量用户安装使用的企业级文件系统，具 有可伸缩性和健壮性。与非日志文件系统相比，它的突出优点是快速重 启能力，JFS能够在几秒或几分钟内就把文件系统恢复到一致状态。 （4）XFS
Linux文件系统
➢ Linux可支持的文件系统众多，这一点是通过采用虚拟 文件系统（VFS）技术实现。
➢ Linux采用虚拟文件系统（VFS）技术，它实际上它是一 种软件机制，是Linux文件系统对外的接口。任何要使 用实际的文件系统的程序都必须经由这层接口来使用它。
➢ 实际上，Linux 下的文件系统主要可分为三大块：
ext2是可扩展的、高性能的文件系统，它又被称为二级扩展文件 系统。ext2是1993年发布的，它是Linux文件系统类型中使用最多的格 式，并且在速度和CPU利用率上较为突出，是GNU/Linux系统中标准的文 件系统。它存取文件的性能极好，对于中、小型的文件更显示出优势， 这主要得益于其簇快取层的优良设计。2000年以前几乎所有的Linux发 行版都使用ext2作为默认的文件系统。 （2）ext3
➢ Boot Record ID即引导区标记占用两个 字节(0x1FE~0x1FF),对于合法引导区, 它等于0xaa55,这是判别引导区是否合 法的标志).
Boot Secor具体结构如图：
2、分区表结构详解
分区表由四个分区项构成,每一项结构如下:
➢ BYTE State:分区状态,0=未激活,0x80=激活(注意此项); ➢ BYTE StartHead:分区起始磁头号; ➢ WORD StartSC:分区起始扇区和柱面号,底字节的底6位为扇区号,
Linux的最重要特征之一就是支持多种文件系统， 这样它更加灵活，并可以和许多其它种操作系统共存。 目前几乎支持目前主流的文件系统，比如ext2、ext3、 reiserfs、hfs (MAC 操作系统的文件系统）、swap 交换分区、NTFS（只读）、FAT（可读可写）。
Linux文件系统
以下对常用的linux文件系统做简单介绍。 （1）ext2
第4章 设备管理
认识硬盘
硬盘的物理外观图
硬盘其实是由许许多多的圆形硬盘片所组成的，依据硬盘盘 能够容纳的数据量，而有所谓的单盘(一块硬盘里面只有一个硬 盘盘片)或者是多盘(一块硬盘里面含有多个硬盘盘片)的硬盘。 硬盘由磁头、盘片、主轴、电机、接口及其他附件组成每个盘片 上都有一个磁头（Head）
Linux文件系统
（5）ReiserFS ReiserFS是一种新型的文件系统，在蓝点Linux中你可以选择它来 装载你的Linux操作系统和其他应用程序和数据文件。它通过一 种与众不同的方式——完全平衡树结构来容纳数据，包括文件数 据，文件名以及日志支持。ReiserFS还以支持海量磁盘和磁盘阵 列，并能在上面继续保很快的搜索速度和很高的效率。ReiserFS 是一个非常优秀的文件系统，其开发者非常有魄力，整个文件系 统完全是从头设计的。目前，ReiserFS可轻松管理上百G的文件 系统，这在企业级应用中非常重要。
硬盘逻辑结构
Boot Secor
分区1
（512
个字节 ） dev/hda1
分区2 dev/hda2
逻辑分区 逻辑分区
1
2
dev/hda5 dev/hda6
……..
主分区
扩展分区பைடு நூலகம்
硬盘逻辑结构简介
1、引导扇区 Boot Sector组成 Boot Sector也就是硬盘的第一个 扇区,它由MBR(Master Boot Record), DPT(Disk Partition Table) 和 Boot Record ID三部分组成.
这里可以看到，有两个硬盘，一个是IDE接口的硬盘/dev/had，这个硬 盘没有分区，另一个是SCSI接口的硬盘/dev/sda，已经完全分区。
了解Fdisk命令
root@Ubuntu:~#fdisk /dev/hda
➢
对/dev/hda操作，
┆ Command
(m for help): m
熟悉fdisk 的添 加、删除分区等
完整的硬盘逻辑结构图
此硬盘有两个主分区，一个扩展分区，记录扩展分区信息在第三个分 区信息项，在扩展分区下再细分了两个逻辑分区，这里要注意到逻辑分区的 分区信息是通过一种链接结构存储在硬盘的不同位置。
例：硬盘分区信息的查看。
root@Ubuntu:~#fdisk –l Disk /dev/sda: 8589 MB, 8589934592 bytes 255 heads, 63 sectors/track, 1044 cylinders Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes Device Boot Start End Blocks Id System /dev/sda1 * 1 998 8016403+ 83 Linux /dev/sda2 999 1044 369495 5 Extended /dev/sda5 999 1044 369463+ 82 Linux swap / Solaris
Disk /dev/sda: 8589 MB, 8589934592 bytes 255 heads, 63 sectors/track, 1044 cylinders Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes Device Boot Start End Blocks Id System /dev/sda1 * 1 998 8016403+ 83 Linux /dev/sda2 999 1044 369495 5 Extended /dev/sda5 999 1044 369463+ 82 Linux swap / Solaris
技巧：以上文件系统各有利弊，实际选择参考如下。 ➢ 虽然XFS和JFS在设计结构上都比较好，但它们主要是针对大中型系统的，在 小型系统中由于硬件的原因性能发挥不明显。 ➢ 在家用系统或者小型系统，如：邮件系统或小规模的电子商务系统应用时， ReiserFS和Ext3 的性能是比较好的。但由于Ext3的目录项是线型的，而 ReiserFS的目录项是树型的，故当目录下文件较多时，ReiserFS的性能更优。
➢ MBR又称为主引导记录,占用Boot Sector的前446个字节(0~0x1BD),存放 系统主引导程序(它负责从活动分区中 装载并且运行系统引导程序).
➢ DPT即主分区表占用64个字节 (0x1BE~0x1FD),记录磁盘的基本分区信 息.主分区表分为四个分区项,每项16个 字节,分别记录每个主分区的信息(因此 最多可以有四个主分区).
以上显示Ubuntu系统唯一一个磁盘/dev/sda的参数和分区情况， 磁盘有255个磁头，1044个柱面，每个柱面63个扇区。从第四行 起是分区的情况，依次是设备名、是否是引导分区、起始柱面、 终止柱面、分区的总块数、分区ID（分区类型数值）、分区的类 型。 从示例中可以发现：
➢ 磁柱是磁盘分区时的最小单位； ➢ 逻辑分区是扩展分区的一部分，由于这里扩展分区只有一个逻辑分
Command action //以下是fdisk命令主要动作 a toggle a bootable flag //添加引导分区
动作。
b edit bsd disklabel c toggle the dos compatibility flag
➢ 在命令提示符下
d delete a partition //这是删除一个分区的动作； l list known partition types //列出分区类型，以供我们设置相应
XFS是一种非常优秀的日志文件系统，它是由SGI于20世纪90年代 初开发的。XFS推出后被业界称为先进的、最具可升级的文件系统技术。 它是一个全 64位、快速、稳固的日志文件系统。作为一个64位文件系 统，XFS可以支持超大数量的文件（9000×1GB），可在大型2D和3D数据 方面提供显著的性能。XFS有能力预测其它文件系统薄弱环节，同时提 供了在不妨碍性能的情况下增强可靠性和快速的事故恢复。
本分区即为绝对地址);
➢ DWORD Sectors:分区大小(总扇区数). 由于硬盘的第一个扇区已经被引导扇区占用,所以一般来说,硬
盘的第一个磁道(0头0道)的其余62个扇区是不会被分区占用的. 某些分区软件甚至将第一个柱面全部空出来.
扩展分区结 构如图
扩展分区是主分区的 一种，主分区的分区信息是 存储在Boot Sector，而逻 辑分区的分区信息是通过一 种链接结构存储在硬盘的不 同位置
高2位为柱面号的第9,10位,高字节为柱面号的低8位;
➢ BYTE Type:分区类型,如0x0B=FAT32,0x83=Linux等,00表示此项 未用;
➢ BYTE EndHead:分区结束磁头号; ➢ WORD EndSC:分区结束扇区和柱面号,定义同前; ➢ DWORD Relative:在线性寻址方式下的分区相对扇区地址(对于基
区，它们的起始
Linux文件系统
文件系统是磁盘上有特定格式的一片区域，操作 系统通过文件系统可以方便地查寻和访问其中所包含 的磁盘块。 例,磁盘分区与文件系统关系.
➢ 磁盘分区： 大房子 =====》 客厅、卧室、书房 ➢ 建立文件系统：对客厅、卧室等进行布置
在Linux中建立文件系统的过程就是进行格式化 过程，一个分区只有建立了某种文件系统后，这个分 区才能使用。
Linux磁盘管理工具的使用
对于Linux操心系统的使用者，了解 磁盘管理工具的使用是非常必要的，这 里将遵循分区—格式化（建立文件系 统）—挂载文件系统的原则进行介绍。
Fdisk—磁盘分区工具
（1）查看磁盘信息
在对硬盘进行分区前，首先要了解硬盘及分区信 息，比如系统有多少块硬盘，都是什么类型，各个硬 盘的已经分区情况等。
磁头结构
硬盘片的结构
➢ 磁头数：表示硬盘总共有几 个磁头,也就是有几面盘片；
➢ 磁道：硬盘上一个个同心园， 最大为1023 ，磁道是硬盘分 区的最小单位
➢ 柱面：所有硬盘同一段磁道, 最大为 1023(用 10 个二进 制位存储);
➢ 扇区：扇区数表示每一条磁 道上有几个扇区，每个扇区 一般是512个字节
root@Ubuntu:~#fdisk –l Disk /dev/hda: 8589 MB, 8589934592 bytes 15 heads, 63 sectors/track, 17753 cylinders Units = cylinders of 945 * 512 = 483840 bytes
一是上层的文件系统的系统调用； 二是虚拟文件系统 VFS(Virtual Filesystem Switch)； 三是挂载到 VFS 中的各实际文件系统，例如 ext3，XFS。
➢ 虚拟文件系统将特定的文件系统（ext3，XFS等)的所有 细节进行了转换，提供一个公共的接口给Linux操作系 统，所以Linux核心及系统中运行的程序将看到统一的 文件系统（虚拟文件系统 ，VFS)，这也是Linux支持多 种文件系统本质所在。
Linux文件系统
（3）JFS JFS是一种提供日志的字节级文件系统。该文件系统主要是为满足
服务器（从单处理器系统到高级多处理器和群集系统）的高吞吐量和可 靠性能需求而设计、开发的。JFS文件系统是为面向事务的高性能能系 统而开发的。JFS也是一个有大量用户安装使用的企业级文件系统，具 有可伸缩性和健壮性。与非日志文件系统相比，它的突出优点是快速重 启能力，JFS能够在几秒或几分钟内就把文件系统恢复到一致状态。 （4）XFS
Linux文件系统
➢ Linux可支持的文件系统众多，这一点是通过采用虚拟 文件系统（VFS）技术实现。
➢ Linux采用虚拟文件系统（VFS）技术，它实际上它是一 种软件机制，是Linux文件系统对外的接口。任何要使 用实际的文件系统的程序都必须经由这层接口来使用它。
➢ 实际上，Linux 下的文件系统主要可分为三大块：
ext2是可扩展的、高性能的文件系统，它又被称为二级扩展文件 系统。ext2是1993年发布的，它是Linux文件系统类型中使用最多的格 式，并且在速度和CPU利用率上较为突出，是GNU/Linux系统中标准的文 件系统。它存取文件的性能极好，对于中、小型的文件更显示出优势， 这主要得益于其簇快取层的优良设计。2000年以前几乎所有的Linux发 行版都使用ext2作为默认的文件系统。 （2）ext3
➢ Boot Record ID即引导区标记占用两个 字节(0x1FE~0x1FF),对于合法引导区, 它等于0xaa55,这是判别引导区是否合 法的标志).
Boot Secor具体结构如图：
2、分区表结构详解
分区表由四个分区项构成,每一项结构如下:
➢ BYTE State:分区状态,0=未激活,0x80=激活(注意此项); ➢ BYTE StartHead:分区起始磁头号; ➢ WORD StartSC:分区起始扇区和柱面号,底字节的底6位为扇区号,
Linux的最重要特征之一就是支持多种文件系统， 这样它更加灵活，并可以和许多其它种操作系统共存。 目前几乎支持目前主流的文件系统，比如ext2、ext3、 reiserfs、hfs (MAC 操作系统的文件系统）、swap 交换分区、NTFS（只读）、FAT（可读可写）。
Linux文件系统
以下对常用的linux文件系统做简单介绍。 （1）ext2
第4章 设备管理
认识硬盘
硬盘的物理外观图
硬盘其实是由许许多多的圆形硬盘片所组成的，依据硬盘盘 能够容纳的数据量，而有所谓的单盘(一块硬盘里面只有一个硬 盘盘片)或者是多盘(一块硬盘里面含有多个硬盘盘片)的硬盘。 硬盘由磁头、盘片、主轴、电机、接口及其他附件组成每个盘片 上都有一个磁头（Head）
Linux文件系统
（5）ReiserFS ReiserFS是一种新型的文件系统，在蓝点Linux中你可以选择它来 装载你的Linux操作系统和其他应用程序和数据文件。它通过一 种与众不同的方式——完全平衡树结构来容纳数据，包括文件数 据，文件名以及日志支持。ReiserFS还以支持海量磁盘和磁盘阵 列，并能在上面继续保很快的搜索速度和很高的效率。ReiserFS 是一个非常优秀的文件系统，其开发者非常有魄力，整个文件系 统完全是从头设计的。目前，ReiserFS可轻松管理上百G的文件 系统，这在企业级应用中非常重要。
硬盘逻辑结构
Boot Secor
分区1
（512
个字节 ） dev/hda1
分区2 dev/hda2
逻辑分区 逻辑分区
1
2
dev/hda5 dev/hda6
……..
主分区
扩展分区பைடு நூலகம்
硬盘逻辑结构简介
1、引导扇区 Boot Sector组成 Boot Sector也就是硬盘的第一个 扇区,它由MBR(Master Boot Record), DPT(Disk Partition Table) 和 Boot Record ID三部分组成.
这里可以看到，有两个硬盘，一个是IDE接口的硬盘/dev/had，这个硬 盘没有分区，另一个是SCSI接口的硬盘/dev/sda，已经完全分区。
了解Fdisk命令
root@Ubuntu:~#fdisk /dev/hda
➢
对/dev/hda操作，
┆ Command
(m for help): m
熟悉fdisk 的添 加、删除分区等
完整的硬盘逻辑结构图
此硬盘有两个主分区，一个扩展分区，记录扩展分区信息在第三个分 区信息项，在扩展分区下再细分了两个逻辑分区，这里要注意到逻辑分区的 分区信息是通过一种链接结构存储在硬盘的不同位置。
例：硬盘分区信息的查看。
root@Ubuntu:~#fdisk –l Disk /dev/sda: 8589 MB, 8589934592 bytes 255 heads, 63 sectors/track, 1044 cylinders Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes Device Boot Start End Blocks Id System /dev/sda1 * 1 998 8016403+ 83 Linux /dev/sda2 999 1044 369495 5 Extended /dev/sda5 999 1044 369463+ 82 Linux swap / Solaris
Disk /dev/sda: 8589 MB, 8589934592 bytes 255 heads, 63 sectors/track, 1044 cylinders Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes Device Boot Start End Blocks Id System /dev/sda1 * 1 998 8016403+ 83 Linux /dev/sda2 999 1044 369495 5 Extended /dev/sda5 999 1044 369463+ 82 Linux swap / Solaris
技巧：以上文件系统各有利弊，实际选择参考如下。 ➢ 虽然XFS和JFS在设计结构上都比较好，但它们主要是针对大中型系统的，在 小型系统中由于硬件的原因性能发挥不明显。 ➢ 在家用系统或者小型系统，如：邮件系统或小规模的电子商务系统应用时， ReiserFS和Ext3 的性能是比较好的。但由于Ext3的目录项是线型的，而 ReiserFS的目录项是树型的，故当目录下文件较多时，ReiserFS的性能更优。
➢ MBR又称为主引导记录,占用Boot Sector的前446个字节(0~0x1BD),存放 系统主引导程序(它负责从活动分区中 装载并且运行系统引导程序).
➢ DPT即主分区表占用64个字节 (0x1BE~0x1FD),记录磁盘的基本分区信 息.主分区表分为四个分区项,每项16个 字节,分别记录每个主分区的信息(因此 最多可以有四个主分区).
以上显示Ubuntu系统唯一一个磁盘/dev/sda的参数和分区情况， 磁盘有255个磁头，1044个柱面，每个柱面63个扇区。从第四行 起是分区的情况，依次是设备名、是否是引导分区、起始柱面、 终止柱面、分区的总块数、分区ID（分区类型数值）、分区的类 型。 从示例中可以发现：
➢ 磁柱是磁盘分区时的最小单位； ➢ 逻辑分区是扩展分区的一部分，由于这里扩展分区只有一个逻辑分
Command action //以下是fdisk命令主要动作 a toggle a bootable flag //添加引导分区
动作。
b edit bsd disklabel c toggle the dos compatibility flag
➢ 在命令提示符下
d delete a partition //这是删除一个分区的动作； l list known partition types //列出分区类型，以供我们设置相应
XFS是一种非常优秀的日志文件系统，它是由SGI于20世纪90年代 初开发的。XFS推出后被业界称为先进的、最具可升级的文件系统技术。 它是一个全 64位、快速、稳固的日志文件系统。作为一个64位文件系 统，XFS可以支持超大数量的文件（9000×1GB），可在大型2D和3D数据 方面提供显著的性能。XFS有能力预测其它文件系统薄弱环节，同时提 供了在不妨碍性能的情况下增强可靠性和快速的事故恢复。
本分区即为绝对地址);
➢ DWORD Sectors:分区大小(总扇区数). 由于硬盘的第一个扇区已经被引导扇区占用,所以一般来说,硬
盘的第一个磁道(0头0道)的其余62个扇区是不会被分区占用的. 某些分区软件甚至将第一个柱面全部空出来.
扩展分区结 构如图
扩展分区是主分区的 一种，主分区的分区信息是 存储在Boot Sector，而逻 辑分区的分区信息是通过一 种链接结构存储在硬盘的不 同位置
高2位为柱面号的第9,10位,高字节为柱面号的低8位;
➢ BYTE Type:分区类型,如0x0B=FAT32,0x83=Linux等,00表示此项 未用;
➢ BYTE EndHead:分区结束磁头号; ➢ WORD EndSC:分区结束扇区和柱面号,定义同前; ➢ DWORD Relative:在线性寻址方式下的分区相对扇区地址(对于基
区，它们的起始
Linux文件系统
文件系统是磁盘上有特定格式的一片区域，操作 系统通过文件系统可以方便地查寻和访问其中所包含 的磁盘块。 例,磁盘分区与文件系统关系.
➢ 磁盘分区： 大房子 =====》 客厅、卧室、书房 ➢ 建立文件系统：对客厅、卧室等进行布置
在Linux中建立文件系统的过程就是进行格式化 过程，一个分区只有建立了某种文件系统后，这个分 区才能使用。
Linux磁盘管理工具的使用
对于Linux操心系统的使用者，了解 磁盘管理工具的使用是非常必要的，这 里将遵循分区—格式化（建立文件系 统）—挂载文件系统的原则进行介绍。
Fdisk—磁盘分区工具
（1）查看磁盘信息
在对硬盘进行分区前，首先要了解硬盘及分区信 息，比如系统有多少块硬盘，都是什么类型，各个硬 盘的已经分区情况等。
磁头结构
硬盘片的结构
➢ 磁头数：表示硬盘总共有几 个磁头,也就是有几面盘片；
➢ 磁道：硬盘上一个个同心园， 最大为1023 ，磁道是硬盘分 区的最小单位
➢ 柱面：所有硬盘同一段磁道, 最大为 1023(用 10 个二进 制位存储);
➢ 扇区：扇区数表示每一条磁 道上有几个扇区，每个扇区 一般是512个字节
root@Ubuntu:~#fdisk –l Disk /dev/hda: 8589 MB, 8589934592 bytes 15 heads, 63 sectors/track, 17753 cylinders Units = cylinders of 945 * 512 = 483840 bytes
一是上层的文件系统的系统调用； 二是虚拟文件系统 VFS(Virtual Filesystem Switch)； 三是挂载到 VFS 中的各实际文件系统，例如 ext3，XFS。
➢ 虚拟文件系统将特定的文件系统（ext3，XFS等)的所有 细节进行了转换，提供一个公共的接口给Linux操作系 统，所以Linux核心及系统中运行的程序将看到统一的 文件系统（虚拟文件系统 ，VFS)，这也是Linux支持多 种文件系统本质所在。