linux系统中所有的硬件设备都是通过文件的方式来表现和使用的,设备文件又分为字符设备文件和块设备文件
现在常见的磁盘类型有IDE并口硬盘、STAT串口硬盘以及SCSI硬盘,不同类型的硬盘在linux下对应的设备文件名称不尽相同,linux下磁盘设备常用的表示方案有两种:
硬盘的物理概念:硬盘其实由许多的圆形硬盘片组成,按照硬盘片能容纳的数据量,分为单盘(一块硬盘里面只有一个硬盘片)或者多盘(一块硬盘里含有多个硬盘片)的硬盘。
硬盘里有磁头(head)在硬盘片上读写,磁头固定在机械手臂上,机械手臂上有多个磁头,可以进行读取。当磁头固定不动时(假设机械手臂不动),硬盘片转一圈所画出来的圆就是磁道。一块硬盘可能有多个硬盘片,所有硬盘片上相同半径的那个磁道就组成了柱面。
两个硬盘片上的同一磁道就是一个柱面。这个柱面也是分区时最小的单位;由圆心想外画直线,可以将磁道再细分为扇区,扇区就是硬盘片上最小的存储物理量。通常一个扇区的大小为512字节。这些就是硬盘的基本组成。
Read/write time factors:
- Seek time (the time to move the arm to the proper cylinder).
- Rotational delay (the time for the proper sector to rotate under the head).
- Actual data transfer time.
Algorithms:
- First Come-First Serve (FCFS)
- Shortest Seek Time First (SSTF)
- Elevator (SCAN)
- Circular SCAN (C-SCAN)
定位到所要的磁盘位置通常需要以下三个参数:
其中寻道时间占据了主要地位,因此也就有了磁盘臂调度算法。磁盘IO任务是以柱面为队列组织的,调度其实就是决定执行哪个柱面的任务。
Hard disks can be partitioned. MBR-based Partitioning :
磁盘分区意即指定分割槽的启始与结束磁柱,相当于告诉操作系统“磁盘在此分割槽可以存取的区域是由 A 磁柱到 B 磁柱之间的区块”, 如此一来操作系统就能够知道他可以在所指定的区块内进行文件数据的读/写/搜寻等动作了。
MBR – Master Boot Record
GPT – GUID Partition Table
MRB在硬盘的第0轨上的,这是计算机启动后要去使用硬盘时必须首先读取的第一个区域,一般为512Byte,因此仅能提供最多4个分区的记忆,这就是主分区P(primary)与扩展分区E(Extended)最多只能有4个的原因,如果超过4个分区就要使用3P+E的方式:3个主分区+一个扩展分区,再由一个扩展分区划分成若干个逻辑分区使用。
fdisk
to display or modify the disk partition tablePROBLEMS:
These tasks can be performed dynamically!
Logical volume management solves the disadvantages of traditional disk storage.
LVM 是一种可用在 Linux 内核的逻辑分卷管理器;可用于管理磁盘驱动器或其他类似的大容量存储设备。LVM 可以实现存储空间的抽象化并在上面建立虚拟分区(virtual partitions),可以更简便地扩大和缩小分区,可以增删分区时无需担心某个硬盘上没有足够的连续空间。
每一个物理卷PV被划分为称为PE(Physical Extents)的基本单元,具有唯一编号的PE是可以被LVM寻址的最小单元。PE的大小是可配置的,默认为4MB。所以物理卷(PV)由大小等同的基本单元PE组成。
LVM 无需重新启动服务,就可以将服务中用到的逻辑卷(LV)在线(online)/ 动态(live)迁移至别的硬盘上。允许创建快照,可以保存文件系统的备份,同时使服务的下线时间(downtime)降低到最小。
Physical Volumn
Volumn group
Logical Volumn
Typical PC hard disks are:
RAID uses multiple hard disks in an array to create a logical device that is:
独立硬盘冗余阵列,简称磁盘阵列。其基本思想就是把多个相对便宜的硬盘组合起来,成为一个硬盘阵列组,使性能达到甚至超过一个价格昂贵、容量巨大的硬盘。RAID比单颗硬盘有以下一个或多个方面的好处:增强数据集成度,增强容错功能,增加处理量或容量。另外,磁盘阵列对于电脑来说,看起来就像一个单独的硬盘或逻辑存储单元。
RAID Level 5是一种储存性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。它使用的是Disk Striping(硬盘分区)技术。RAID 5至少需要三块硬盘,RAID 5不是对存储的数据进行备份,而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上,并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后,可以利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。
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