文件系统i o Linux之磁盘与文件系统管理(3)

所以0硬盘一般来讲都是三个主分区一个扩展分区，或者一个主分区一个扩展分区。

即主+扩展<=4,而扩展分区在一个系统上只能有一个（这里指的扩展分区是16个字节去指向一个更大的空间。不是说在哪个更大空间中创建的分区）

注意：磁盘分区是按照“柱面”（柱面（Cylinder）：不同盘面上相同编号的磁道组成柱面

）进行的即：按柱面存储。

【按柱面存储】硬盘存储一个文件为了加速文件的存储也是按照柱面来存储。即：存储一个数据会在每个盘面都存储，由于盘片的运转速度，运转方式，运转次序都是一致的而且读写数据的磁头都是固定在一个机械臂上，所以它们都是同步运动的。因此在存储数据的时候，它们每一个盘面上的磁头都在不同盘面上对应的相同位置（如下图）。这就是所谓的“按柱面存储”

所以，磁盘上的分区也是按照柱面进行的。一般来讲，柱面的编号按照盘面来说，最外面的为第0柱面，依次向里递增。由于磁盘是按照同心旋转的速度来实现数据的读取和存储。那么磁盘的读写速度就取决于盘面旋转的速度和磁头的旋转（跨越磁道）的速度。这就叫做磁盘的读写延迟。

所以衡量一个硬盘的指标就包括它的“平均寻道时间“，那么盘片的转速越快，那么硬盘的性能越好。笔记本的硬盘一般都是5400转每分钟（RPM），台式机硬盘一般都是7200转每分钟。工业基本的硬盘比如：SCSI有10000转每分钟（即10k转），15k的转速。所以硬盘的转速越快，性能越好，但同时磁盘的发热量就越大。

对于5400转/分钟的转速已经相当快了，如果磁盘直接在空气中旋转，一定会烧起来。所以在硬盘内部是真空的，也不能有任何灰层，因为我们知道磁头距离盘面的距离只有几微米，所以一粒灰层在上面绝对相当于一座山。所以要是你拆开了硬盘核心部件然后再合上运行，绝对一股白烟硬盘就没了。当然把里面做成真空主要是避免灰层。

由于磁盘旋转是同轴的，即固定角速度，那么在同一个时间段里，磁头在里面和外面所划过的距离也就不一样。因此磁道越靠外，其读写速度越高。所以我们经常频繁访问到的数据最好放在最外面的磁道。通常我们划分磁盘时C盘都在最靠外面的磁道上，然后接下来的是D盘….

通常我们硬盘上划分好分区后，就可在分区上存储文件了，那么接下来就要提到“文件系统”

在存储文件过程中，对于磁盘来讲存储的都是0101代码，（即：0代表磁块没有磁性，1代表磁块有磁性）那么怎么区别一个文件的起始点和结束点，就要对磁盘里面数据做一些逻辑的边界。（即从哪个地方起始，哪个地方结束）即：能够有一个寻址定位的方法。为了快速定位去找到对应的文件，那么就要建立一个编目即：元数据（Metadata）:

【Metadata】编目:为了检索文件，标识文件的一种数据。

创建完分区后为了检索文件，快速的定位文件，就要在这个分区上创建“文件系统“，文件系统简单来说类似于一个软件，本身并不是在磁盘分区上，但是文件系统中的数据是在文件系统所管理的分区上。文件系统通常分成两块，第一块为:元数据存储区，第二块为：数据存储区。而数据存储区又划分为一个个逻辑单元，在元数据中记录文件存放在哪些单元中（即文件地址），以及文件编号。（如下图）即每存储一个文件就要在编目中添加一条记录，记录文件的编号和文件的地址。我们此文当中将这条信息称为：条目（即索引节点：inode）。

当然，上面讲的比较粗糙。真正的文件系统不止这些。

比如：在上面中系统分了很多很多磁盘块，系统为了知道那些磁盘块已经使用了，那些磁盘块没有使用。就要建立“快位图：bitmap“。快位图也是存放在元数据中。简单说，就是在块位图（bitmap）中模拟了一个数据存储区，里面标示了数据存储区所分割的逻辑单元，哪一个已经使用了，哪一个还没有使用，分别用（0101）来标示。那么系统为了寻找整个分区中有那个块位图还没有使用，就可以通过直接扫描块位图来获取，就不必整个分区做一次全盘扫描，这样就大大提高了查询文件的速度。

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