文件系统i o Linux之磁盘与文件系统管理

磁盘及文件系统管理详解

【参考文献：马哥视频】

目前市场上主流的磁盘是机械式硬盘：u盘，光盘，软盘，硬盘，磁带

机械式硬盘

【硬盘内部由一个个同心圆组成】如下图：

硬盘内部所有盘片都固定在一根轴上，所以：所有盘面都是同步运动。如下图

硬盘这里面还有个读写的磁头，用来改变盘面中磁块的磁性变化。从而来存储0或1，其中0代表磁块没有磁性，1代表磁块有磁性。

在硬盘中磁盘都是双面可读写的，每一个盘面都有一个磁头，一个磁盘中就要两个磁头。每个磁头都悬浮在盘面上，距离盘面非常近几乎只有几微米的距离

下图为硬盘的外部结构：

盘面的结构如下图：

在盘面中有很多磁道，每个磁道由内而外且每个磁道的周长都不一样。因此外面的磁道要比里面的磁道能存储更多的数据。为了便于数据管理，在每个磁盘上磁道的空间是划分成一个一个扇区即：Sector。

Sector(扇区)：用来存储用户的数据并且包含自己扇区的编号（即自身扇区所处的位置）、磁头号等信息。

所以对于一个原本有512个字节的扇区其实就只有500个字节可以用来存放数据，还有12个字节是记录扇区自己的信息。这就是为什么通常购买的500G的硬盘实际上没有500G的原因，以及购买的16G的U盘也没有16G的原因。

在硬盘运作时，所有盘片的所有盘面都是同时工作的，为了提高存储速度，对于一个文件很有可能，在每个盘面都存储了文件的一部分，并且存储时是按照整个磁道（一个圆）来进行数据存储的

图上红色虚线所指的位置，位于不同磁盘相同编号的磁道所组成的一个立体的圆叫做“柱面”（Cylinder）

【柱面（Cylinder）】：不同盘面上相同编号的磁道组成柱面

通常磁盘在使用时都要划分分区，如果不划分分区，就意味着整个磁盘只能存储一个“文件系统”。如果有划分分区，每一个分区都可以是一个独立的文件系统

【分区】：在磁盘中建立起来的逻辑边界

在磁盘刚出厂时，厂商会对磁盘做一次低级格式化：低级格式化就是用来划分磁道的，把整个磁盘按照磁盘的旋转速度，物理属性，等一些信息来划分好磁道，扇区等。但磁盘里面并没有任何分区。

【低级格式化】：用来划分磁道

【分区（Partition）】:把整个磁盘划分成多个不同的逻辑组成结构，每个组成结构里面可以创建不同的“文件系统”。所以分区是用来创建“文件系统”的

每一个磁盘都有个MBR(MasterBoot Record)或者（Main Boot Record）

【MBR】:主引导记录

主引导记录（MBR）在整个磁盘的第0盘面第0磁道第0扇区，一共是512个字节，这512个字节不属于任何操作系统（即你在磁盘上安装操作系统后你的系统也无法正常访问这512个字节），MBR是属于磁盘的,是全局的，是独立在操作系统之外的。

在MBR中一共划分为三段：

【第一段：446bytes】:BootLoader,是一段程序即（主引导记录）即使你磁盘上有操作系统，没有这个446个字节的主引导记录也是无法启动操作系统的。

【第二段：64bytes:】在这个里面每16byte可以标示一个分区。所以一个磁盘最多可以划分4个主分区

【第三段：2bytes】Magic Number（魔数)主要是标记MBR是否有效

注意：在硬盘中MBR当中的BootLoader是启动操作系统的重中之重

电脑开机的简单概述

BIOS：所谓BIOS，实际上就是微机的基本输入输出系统（Basic Input－Output System），其内容集成在微机主板上的一个ROM芯片上，主要保存着有关微机系统最重要的基本输入输出程序，系统信息设置、开机上电自检程序和系统启动自举程序等。

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