CentOS磁盘和分区简介

一，机械硬盘的结构和工作原理简述

以下内容部分图片和文字来自知乎 @随风的知乎回答

机械硬盘主要由盘片，磁头，盘片转轴以及控制电机，磁头控制器等几个部分组成。

机械硬盘内部结构（图1.1）

磁盘由一个或多个盘片组成，每个盘片上下两面各有一个磁头，通过磁头臂控制磁头运动：

电机带动主轴，进而带动磁盘开始高速旋转
磁头与盘面保持一个微小的距离，在磁头动臂的控制下向指定位置移动
磁头到达指定位置，开始对磁盘进行读写操作

磁盘读写原理示意图（图1.2）

二，机械硬盘有关的几个基本概念

磁盘示意图（图2.1）

图2.2

磁道 track：

当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道。

扇区 sector：

磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区，每个扇区可以存放固定长度（一般是512字节）的信息，磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时，以扇区为单位。(可参考上图2.1,2.2)

柱面 cylinder

硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的"0"号磁道开始编号，从上面的硬盘结构示意图（图2.1）我们可以看出，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。

所谓硬盘的CHS,即Cylinder（柱面）、Head（磁头）、Sector（扇区），只要知道了硬盘的CHS的数目，即可确定硬盘的容量，硬盘的容量=柱面数×磁头数×扇区数×512B。

三，设备文件

一切皆文件，这是Linux的基本理念之一。在Linux中，所有的硬件包括磁盘，也都是作为文件来管理的，通常我们称呼这类文件为设备文件。

在类Unix操作系统中，设备文件是设备驱动程序的接口，允许应用程序通过标准输入/输出系统调用使用其设备驱动程序与设备进行交互。使用标准系统调用简化了许多编程任务，并且无论设备的特性和功能如何，都可以实现一致的用户空间I / O机制。

可以粗略的认为，设备文件就是关联至一个设备驱动程序，进而能够跟对应的硬件设备进行通信的文件。

Linux中的设备文件通常存放在/dev目录下，在ll /dev | grep -v "^[dsl]"查询返回的结果中可以看到类似下图的内容

部分结果

简要说明：

第1部分，第一个字母表示文件类型，c表示字符设备，b表示块设备。后九个字母表示文件的权限（r读，w写，x执行，-无），每三位为一组，表明文件的属主、属组和其他人的权限。
第2部分，数字1，表示文件的硬链次数。
第3部分，左边是文件的属主，右边是文件的属组。
第4部分，逗号分隔的两个数字，前面是文件的主设备号，后面的是文件的次设备号。
第5部分，文件名

设备文件主要类型

字符设备（Character Devices）：指在I/O传输过程中，必须按照先后顺序存取数据的设备，以字符为单位进行传输。通常字符设备不使用缓冲区。例如键盘
块设备（Block Devices）：是一种具有一定结构的随机存取设备，对这种设备的读写是以块为单位进行的。它使用缓冲区来暂时存放数据，待条件成熟后，从缓冲区一次性写入设备或从设备中一次性读出放入到缓冲区。例如硬盘
伪设备（Pseudo-devices）：没有对应的物理设备，而是操作系统虚拟出来，用于实现某些特定功能的设备。

最常用的伪设备是 /dev/null 和 /dev/zero。

/dev/null，也称为位桶（bit bucket），外号无底洞，黑洞。任何输出到它的数据都会被丢弃。如果不想让消息以标准输出显示或写入文件，那么可以将消息重定向到位桶。
如果试图从它读取数据，那么永远都只会得到EOF（End Of File）信号。

验证：
ls  #用于和下方比较执行结果
ls &> /dev/null  #将结果重定向到/dev/null
echo $?  #验证命令是否执行成功，0表示成功，其他数字表示错误码
输出到/dev/null的结果

/dev/zero，无论从该设备读多少次，每次都会获得一个二进制数字0（即ASCII码为0的字符，在vim里显示为^@），因此也有人形象的称呼它泡泡机，吐零机。
而如果试图输出数据到它，也会像输出到/dev/null一样被全部丢弃。

验证：
dd if=/dev/zero of=a.txt count=1 bs=1  #从/dev/zero复制一个字符到a.txt
从/dev/zero复制一个字符成功
vi a.txt  #查看a.txt的内容
vi中查看a.txt的内容

设备文件命名

磁盘的接口

并口：接口理论速率（b：bit，B：Byte）
1.1. IDE：133MB/S
1.2. SCSI：640MB/S
串口：接口理论速率（b：bit，B：Byte）
1.3. SATA：6Gbps
1.4. SAS：6Gbps
1.5. USB：480MB/S

磁盘设备文件的命名

磁盘的设备文件，通常与其他设备文件一样，都存放在/dev目录下。

早期版本的CentOS下，IDE接口的磁盘设备文件，通常依次命名为/dev/hda，/dev/hdb，/dev/hdc，/dev/hdd（因为IDE接口最多接4块硬盘）

从CentOS 6.0版本开始，IDE，SCSI，SATA，SAS和USB接口的磁盘，全都以/dev/sd[a-z][1-n]的格式命名：

不同的设备，按照字母a-z的顺序，依次命名为 /dev/sda，/dev/sdb，/dev/sdc，……
同一设备上的不同分区，则在设备名后面再加上1-n的数字来区分，例如设备/dev/sdc上有3个分区，则依次命名为/dev/sdc1，/dev/sdc2，/dev/sdc3

常见引导方式

BIOS+MBR
UEFI+GPT

MBR（Master Boot Record），即主引导记录，也称主引导扇区。

位置：0柱面，0磁头，1扇区(clindyer 0，side 0，sector 1)
内容：主引导记录MBR(Main Boot Record)和分区表DPT(Disk Partition Table)
大小：512字节，其中

446Bytes：用于存放boot loader内容
64Bytes：用于存放分区表，每16bytes标识一个分区
2Bytes：结束标志，原值为AA55 ，由于内存中十六进制存储是低位在前，因此看起来是55 AA

四，分区管理工具之fdisk

Note：

fdisk只能管理2T以内的硬盘

对同一块硬盘，最多只能管理15个分区

管理分区：fdisk device
fdisk命令有很多子命令，通过使用子命令完成各种功能，m显示所有子命令。

fdisk的子命令

子命令中比较常用的有：
　　p：打印分区表，显示分区信息
　　n：新建分区
　　d：删除分区
　　w：写入磁盘并退出
　　q：放弃修改并退出
　　m：获取帮助
　　l：列出已知的分区id号及对应的分区类型
　　t：修改分区文件系统类型和标志id（默认值83），例如如果想创建swap分区，就需要先将分区标志id改为82

创建一个2G的新分区

类型及其十六进制代码

查看分区

fdisk -l [device]  #[]表示选项或参数可给可不给

fdisk -l ：查看分区表信息
[device]：指定想要查看分区表信息的设备，如果没有指定设备，则列出/proc/partitions文件中的设备信息

注意：fdisk -l能看到分区，并不表示内核也已经识别了该分区。可以通过查看/proc/partitions文件的内容确认，该文件包含的分区才是内核已经识别的分区。

通知内核重新读取硬盘分区表：partx命令

命令格式：
partx [-a|-d|-l] [--type TYPE] [--nr M-N] [partition] disk
常用选项：
-a 添加
-d 删除
-l 显示，列出分区
--nr M-N 指定分区号码（CentOS 6.x中）
-n M:N 指定分区号码（CentOS 7.x中），有 M，M:，:N 这几种形式
-u 更新（CentOS 7.x中）
示例

partx -a -nr 1-3 /dev/sda       #CentOS 6.x
partx -a -n 4:6 /dev/sda        #CentOS 7.x

注意：CentOS 6-7有以上命令，但5没有，5通过命令 partprobe实现类似功能
格式：partprobe [/dev/DEVICE]

内核能够识别的硬盘，就可以格式化，创建文件系统了。

延伸知识：kpartx命令及格式
kpartx [-a | -d | -l] [-v] wholedisk
-l device：查看磁盘分区信息

查看设备分区信息

其他较常用的分区管理工具还有：parted，sfdisk，cfdisk等，具体用法请参考man手册或搜索引擎

（未完待续）
CentOS下ext4、vfat文件系统创建、修改