在linux中，disc是指“磁盤”，是塊存儲設備，即用于存放文件的設備；文件系統(tǒng)實際就是磁盤空間的一種映射。為了避免在太大的空間中存放或讀取數據降低訪問效率、或者需要將數據進行分類存放管理，因此就有將一個磁盤空間劃分為多個區(qū)域的需求，即所謂的磁盤分區(qū)。

本教程操作環(huán)境：linux7.3系統(tǒng)、Dell G3電腦。

磁盤（disc）是一種塊存儲設備，用于存放文件的設備。文件系統(tǒng)實際就是磁盤空間的一種映射。

1、磁盤構造：

　　在 Linux 系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)是創(chuàng)建在硬盤上的，因此，要想徹底搞清楚文件系統(tǒng)的管理機制，就要從了解硬盤開始。硬盤可分為機械硬盤（Hard Disk Drive, HDD）和固態(tài)硬盤（Solid State Disk, SSD），機械硬盤采用磁性碟片來存儲數據，而固態(tài)硬盤通過閃存顆粒來存儲數據。

機械硬盤（HDD）

　　　　　　　　　　　　　　機械磁盤外觀

　　　　　　　　　　　　　　磁盤結構圖

　　機械硬盤主要由磁盤、磁道、扇區(qū)、磁頭、柱面與傳動軸等組成。

　　磁盤：磁盤一般有一個或多個盤片。每個盤片可以有兩面，即第一個盤片的正面為0面，反面為 1 面；第二個盤片的正面為 2 面…依次類推。

　　磁道：每個盤片的盤面被劃分成多個狹窄的同心圓環(huán)，數據就存儲在這樣的同心圓環(huán)上面，我們將這樣的圓環(huán)稱為磁道 (Track)。每個盤面可以劃分多個磁道，最外圈的磁道是0號磁道，向圓心增長依次為1磁道、2磁道…磁盤的數據存放就是從最外圈開始的。

　　扇區(qū)：根據硬盤的規(guī)格不同，磁道數可以從幾百到成千上萬不等。每個磁道可以存儲數 Kb 的數據，但是計算機不必要每次都讀寫這么多數據。因此，再把每個磁道劃分為若干個弧段，每個弧段就是一個扇區(qū) (Sector)，現在每個扇區(qū)可存儲 512 字節(jié)數據已經成了業(yè)界的約定。也就是說，即使計算機只

需要某一個字節(jié)的數據，但是也得把這個 512 個字節(jié)的數據全部讀入內存，再選擇所需要的那個字節(jié)。

　　磁頭：是硬盤讀取數據的關鍵部件，它的主要作用就是將存儲在硬盤盤片上的磁信息轉化為電信號向外傳輸，而它的工作原理則是利用特殊材料的電阻值會隨著磁場變化的原理來讀寫磁盤上的數據，磁頭的好壞在很大程度上決定著硬盤盤片的存儲密度。比較常用的是GMR（Giant Magneto Resistive）巨磁阻磁頭。

硬盤讀寫數據的過程　　

　　現代硬盤尋道都是采用CHS(Cylinder Head Sector)的方式，硬盤讀取數據時，讀寫磁頭沿徑向移動，移到要讀取的扇區(qū)所在磁道的上方，這段時間稱為尋道時間(seek time)。因讀寫磁頭的起始位置與目標位置之間的距離不同，尋道時間也不同。目前硬盤一般為2到30毫秒，平均約為9毫秒。磁頭到達指定磁道后，然后通過盤片的旋轉，使得要讀取的扇區(qū)轉到讀寫磁頭的下方，這段時間稱為旋轉延遲時間(rotational latencytime)一個7200（轉/每分鐘）的硬盤，每旋轉一周所需時間為60×1000÷7200=8.33毫秒，則平均旋轉延遲時間為8.33÷2=4.17毫秒（平均情況下，需要旋轉半圈）。平均尋道時間和平均選裝延遲稱為平均存取時間。

固態(tài)硬盤（SSD）

　　固態(tài)硬盤和傳統(tǒng)的機械硬盤最大的區(qū)別就是不再采用盤片進行數據存儲，而采用存儲芯片進行數據存儲。固態(tài)硬盤的存儲芯片主要分為兩種：一種是采用閃存作為存儲介質的；另一種是采用DRAM作為存儲介質的。目前使用較多的主要是采用閃存作為存儲介質的固態(tài)硬盤

　　　　　　　　　　固態(tài)硬盤

固態(tài)硬盤和機械硬盤對比

2、磁盤接口

　　目前，常見的機械硬盤接口有以下幾種：

　　IDE 硬盤接口：（Integrated Drive Eectronics，并口，即電子集成驅動器）也稱作 "ATA硬盤" 或 "PATA硬盤"，是早期機械硬盤的主要接口，ATA133 硬盤的理論速度可以達到 133MB/s（此速度為理論平均值）因為并口線的抗干擾性太差，且排線占用空間較大，不利計算機內部散熱，已逐漸被SATA所取代。

　　SATA接口：全稱Serial ATA，也就是使用串口的ATA接口，特點是抗干擾性強，對數據線的要求比ATA低很多，且支持熱插拔等功能。SATA-II的接口速度為300MiB/s，而新的SATA-III標準可達到600MiB/s的傳輸速度。SATA的數據線也比ATA的細得多，有利于機箱內的空氣流通，整理線材也比較方便。

　　SCSI接口：全稱Small Computer System Interface（小型機系統(tǒng)接口），經歷多代的發(fā)展，從早期的SCSI-II，到當前的Ultra320 SCSI以及Fiber-Channel（光纖通道），接口型式也多種多樣。SCSI硬盤廣為工作站級個人計算機以及服務器所使用，因此會使用較為先進的技術，如碟片轉速15000rpm的高轉速，且資料傳輸時CPU占用率較低，但是單價也比相同容量的ATA及SATA硬盤更加昂貴。

　　SAS接口：全稱Serial Attached SCSI，是新一代的SCSI技術，可兼容SATA硬盤，都是采取序列式技術以獲得更高的傳輸速度，可達到12Gb/s。此外也透過縮小連接線改善系統(tǒng)內部空間等。

　　FC接口：全稱Fibre Channel（光纖通道接口），擁有此接口的硬盤在使用光纖聯(lián)接時具有熱插拔性、高速帶寬（4Gb/s或10Gb/s）、遠程連接等特點；內部傳輸速率也比普通硬盤更高。但其價格高昂，因此FC接口通常只用于高端服務器領域

現在，普通機械盤接口多為SATA，固態(tài)盤接口多為SAS

3、磁盤文件系統(tǒng)

　　文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)用于明確存儲設備（常見的是磁盤，也有基于NAND Flash的固態(tài)硬盤）或分區(qū)上的文件的方法和數據結構，即在存儲設備上組織文件的方法。操作系統(tǒng)中負責管理和存儲文件信息的軟件機構稱為文件管理系統(tǒng)，簡稱文件系統(tǒng)。文件系統(tǒng)的接口，對對象操縱和管理的軟件集合，對象及屬性。從系統(tǒng)角度來看，文件系統(tǒng)是對文件存儲設備的空間進行組織和分配，負責文件存儲并對存入的文件進行保護和檢索的系統(tǒng)。具體地說，它負責為用戶建立文件，存入、讀出、修改、轉儲文件，控制文件的存取，當用戶不再使用時撤銷文件等。文件系統(tǒng)是軟件系統(tǒng)的一部分，它的存在使得應用可以方便的使用抽象命名的數據對象和大小可變的空間。管理和調度文件的存儲空間，提供文件的邏輯結構、物理結構和存儲方法;實現文件從標識到實際地址的映射，實現文件的控制操作和存取操作，實現文件信息的共享并提供可靠的文件保密和保護措施，提供文件的安全措施。

常見的文件系統(tǒng)類型

FAT：
　　在Win 9X下，FAT16支持的分區(qū)最大為2GB。我們知道計算機將信息保存在硬盤上稱為“簇”的區(qū)域內。使用的簇越小，保存信息的效率就越高。在FAT16的情況下，分區(qū)越大簇就相應的要大，存儲效率就越低，勢必造成存儲空間的浪費。并且隨著計算機硬件和應用的不斷提高，FAT16文件系統(tǒng)已不能很好地適應系統(tǒng)的要求。在這種情況下，推出了增強的文件系統(tǒng)FAT32。

NTFS：
　　NTFS文件系統(tǒng)是一個基于安全性的文件系統(tǒng)，是Windows NT所采用的獨特的文件系統(tǒng)結構，它是建立在保護文件和目錄數據基礎上，同時照顧節(jié)省存儲資源、減少磁盤占用量的一種先進的文件系統(tǒng)。使用非常廣泛的Windows NT 4.0采用的就是NTFS 4.0文件系統(tǒng)，相信它所帶來的強大的系統(tǒng)安全性一定給廣大用戶留下了深刻的印象。Win 2000采用了更新版本的NTFS文件系統(tǒng)NTFS 5.0，它的推出使得用戶不但可以像Win 9X那樣方便快捷地操作和管理計算機，同時也可享受到NTFS所帶來的系統(tǒng)安全性。

exFAT：
　　全稱Extended File Allocation Table File System，擴展FAT，即擴展文件分配表，是Microsoft在Windows Embeded 5.0以上（包括Windows CE 5.0、6.0、Windows Mobile5、6、6.1）中引入的一種適合于閃存的文件系統(tǒng)，為了解決FAT32等不支持4G及其更大的文件而推出。

RAW：
　　RAW文件系統(tǒng)是一種磁盤未經處理或者未經格式化產生的文件系統(tǒng)，一般來說有這幾種可能造成正常文件系統(tǒng)變成RAW文件系統(tǒng)：沒有格式化、格式化中途取消操作、硬盤出現壞道、硬盤出現不可預知的錯誤、毒所致。解決RAW文件系統(tǒng)的最快的方法是立即格式化，并且使用殺毒軟件全盤殺毒

Ext：
　　Ext2：Ext是GNU/Linux 系統(tǒng)中標準的文件系統(tǒng)，其特點為存取文件的性能極好，對于中小型的文件更顯示出優(yōu)勢，這主要得利于其簇快取層的優(yōu)良設計。
　　Ext3：是一種日志式文件系統(tǒng)，是對ext2系統(tǒng)的擴展，它兼容ext2。日志式文件系統(tǒng)的優(yōu)越性在于：由于文件系統(tǒng)都有快取層參與運作，如不使用時必須將文件系統(tǒng)卸下，以便將快取層的資料寫回磁盤中。因此每當系統(tǒng)要關機時，必須將其所有的文件系統(tǒng)全部shutdown后才能進行關機
　　Ext4：Linux kernel 自 2.6.28 開始正式支持新的文件系統(tǒng) Ext4。Ext4 是 Ext3 的改進版，修改了 Ext3 中部分重要的數據結構，而不僅僅像 Ext3 對 Ext2 那樣，只是增加了一個日志功能而已。Ext4 可以提供更佳的性能和可靠性，還有更為豐富的功能。

XFS：

　　是一種高性能的日志文件系統(tǒng)，而且是 RHEL 7 中默認的文件管理系統(tǒng)，它的 優(yōu)勢在發(fā)生意外宕機后尤其明顯，即可以快速地恢復可能被破壞的文件，而且強大的 日志功能只用花費極低的計算和存儲性能。并且它最大可支持的存儲容量為 18EB， 這幾乎滿足了所有需求。

HFS：
　　分層文件系統(tǒng)（Hierarchical File System，HFS）是一種由蘋果電腦開發(fā)，并使用在Mac OS上的文件系統(tǒng)。最初被設計用于軟盤和硬盤，同時也可以在在只讀媒體如CD-ROM上見到。

4、RAID獨立磁盤冗余陣列

基本原理：

　　RAID是由多個獨立的高性能磁盤驅動器組成的磁盤子系統(tǒng)，從而提供比單個磁盤更高的存儲性能和數據冗余的技術。RAID是一類多磁盤管理技術，其向主機環(huán)境提供了成本適中、數據可靠性高的高性能存儲。RAID的兩個關鍵目標是提高數據可靠性和I/O性能。磁盤陣列中，數據分散在多個磁盤中，然而對于計算機系統(tǒng)來說，就像一個單獨的磁盤。通過把相同數據同時寫入到多塊磁盤(典型地如鏡像)，或者將計算的校驗數據寫入陣列中來獲得冗余能力，當單塊磁盤出現故障時可以保證不會導致數據丟失。

　　RAID中主要有三個關鍵概念和技術：鏡像(Mirroring)、數據條帶(DataStripping)和數據校驗(Dataparity)：

　　鏡像，將數據復制到多個磁盤，一方面可以提高可靠性，另一方面可并發(fā)從兩個或多個副本讀取數據來提高讀性能。顯而易見，鏡像的寫性能要稍低，確保數據正確地寫到多個磁盤需要