linux disc是什麼

在linux中，disc是指“磁碟”，是區塊儲存設備，即用於存放檔案的設備；檔案系統實際上是磁碟空間的一種映射。為了避免在太大的空間中存放或讀取資料降低存取效率、或需要將資料進行分類存放管理，因此就有將一個磁碟空間劃分為多個區域的需求，即所謂的磁碟分割。

本教學操作環境：linux7.3系統、Dell G3電腦。

磁碟（disc）是一種區塊儲存設備，用於存放檔案的設備。檔案系統實際上就是磁碟空間的一種映射。

1、磁碟建構： 

　　在Linux 系統中，檔案系統是創建在硬碟上的，因此，要徹底搞清楚檔案系統的管理機制，就要從了解硬碟開始。硬碟可分為機械硬碟（Hard Disk Drive, HDD）和固態硬碟（Solid State Disk, SSD），機械硬碟採用磁性碟片來儲存數據，而固態硬碟則透過快閃記憶體顆粒來儲存資料。

機械硬盤（HDD）

　　　　　　　　　　　　　　機械磁盤外觀

磁碟結構圖

　　機械硬碟主要由磁碟、磁軌、磁區、磁頭、柱面與傳動軸等組成。

　　磁碟：磁碟一般有一個或多個磁碟片。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。

　　磁軌：每個碟片的盤面被分割成多個狹窄的同心圓環，資料就儲存在這樣的同心圓環上面，我們將這樣的圓環稱為磁軌 (Track)。每個盤面可以分割多個磁軌，最外圈的磁軌是0號磁軌，往圓心成長依序為1磁軌、2磁軌…磁碟的資料存放就是從最外圈開始的。

　　扇區：根據硬碟的規格不同，磁軌數可以從幾百到成千上萬不等。每個磁軌可以儲存數 Kb 的數據，但是電腦不必要每次都讀寫這麼多數據。因此，再把每個磁軌分成若干個弧段，每個弧段就是一個磁區 (Sector)，現在每個磁區可儲存 512 位元組資料已經成了業界的約定。也就是說，即使電腦只

需要某一個位元組的數據，但是也得把這個 512 個位元組的數據全部讀入內存，然後再選擇所需要的那個位元組。

　　磁頭：是硬碟讀取資料的關鍵元件，它的主要功能就是將儲存在硬碟機上的磁資訊轉化為電訊號向外傳輸，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碟上的數據，磁頭的好壞在很大程度上決定硬碟的儲存密度。比較常用的是GMR（Giant Magneto Resistive）巨磁阻磁頭。

硬碟讀寫資料的過程　

　　現代硬碟尋道都是採用CHS(Cylinder Head Sector)的方式，硬碟讀取資料時，讀寫磁頭沿徑向移動，移到要讀取的磁區所在磁軌的上方，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的距離不同，尋道時間也不同。目前硬碟一般為2到30毫秒，平均約9毫秒。磁頭到達指定磁軌後，然後通過盤片的旋轉，使得要讀取的扇區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）的硬碟，每旋轉一週所需時間為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配延遲稱為平均存取時間。

固態硬碟（SSD）

#　　固態硬碟和傳統的機械硬碟最大的差別就是不再採用碟片進行資料存儲，而採用記憶體晶片進行資料儲存。固態硬碟的記憶體晶片主要分為兩種：一種是採用快閃記憶體作為儲存媒體的；另一種是採用DRAM作為儲存媒體的。目前使用較多的主要是採用快閃記憶體作為儲存媒體的固態硬碟

# 

　　　　　　　　　　固態硬碟和

##’固態硬碟和# #機械硬碟對比

　　

#2、磁碟介面#########　　目前，常見的機械硬碟介面有以下幾種：# ##

　　IDE 硬碟介面：（Integrated Drive Eectronics，並口，即電子整合驅動器）也稱為"ATA硬碟" 或"PATA硬碟"，是早期機械硬碟的主要接口，ATA133 硬碟的理論速度可以達到133MB/s （此速度為理論平均值）因為並口線的抗干擾性太差，且排線佔用空間較大，不利計算機內部散熱，已逐漸被SATA所取代。

　　SATA接口：全名為Serial ATA，也就是使用串列埠的ATA接口，特點是抗干擾性強，對資料線的要求比ATA低很多，且支援熱插拔等功能。 SATA-II的介面速度為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的細很多，有利於機殼內的空氣流通，整理線材也比較方便。

　　SCSI介面：全名為Small Computer System Interface（小型機系統介面），經歷多代的發展，從早期的SCSI-II，到目前的Ultra320 SCSI以及Fiber-Channel（光纖通道），介面型式也多種多樣。 SCSI硬碟廣為工作站級個人電腦以及伺服器所使用，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佔用率較低，但是單價也比相同容量的ATA及SATA硬碟更加昂貴。

　　SAS介面：全名為Serial Attached SCSI，是新一代的SCSI技術，可相容於SATA硬碟，都是採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內部空間等。

　　FC介面：全名為Fibre Channel（光纖通道介面），擁有此介面的硬碟在使用光纖連接時具有熱插拔性、高速頻寬（4Gb/s或10Gb/s）、遠端連線等特點；內部傳輸速率也比普通硬碟更高。但其價格高昂，因此FC介面通常只用於高階伺服器領域

現在，一般機械磁碟介面多為SATA，固態磁碟介面多為SAS

#3、磁碟檔案系統

　　檔案系統是作業系統用於明確儲存裝置（常見的是磁碟，也有基於NAND Flash的固態硬碟）或分割區上的檔案的方法和資料結構，即在儲存裝置上組織檔案的方法。作業系統中負責管理和儲存檔案資訊的軟體機構稱為檔案管理系統，簡稱檔案系統。文件系統的接口，對物件操縱和管理的軟體集合，物件及屬性。從系統角度來看，檔案系統是對文件儲存設備的空間進行組織和分配，負責文件儲存並對存入的文件進行保護和檢索的系統。具體地說，它負責為用戶建立文件，存入、讀出、修改、轉儲文件，控製文件的訪問，當用戶不再使用時撤銷文件等。檔案系統是軟體系統的一部分，它的存在使得應用可以方便的使用抽象命名的資料物件和大小可變的空間。管理和調度文件的儲存空間，提供文件的邏輯結構、物理結構和儲存方法;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訪問操作，實現文件資訊的共享並提供可靠的文件保密和保護措施，提供文件的安全措施。

常見的檔案系統類型

FAT：
　　在Win 9X下，FAT16支援的分割區最大為2GB。我們知道電腦將資訊保存在硬碟上稱為「簇」的區域內。使用的簇越小，保存資訊的效率就越高。在FAT16的情況下，分區越大簇就相應的要大，儲存效率就越低，勢必造成儲存空間的浪費。並且隨著電腦硬體和應用的不斷提高，FAT16檔案系統已無法很好地適應系統的要求。在這種情況下，推出了增強的檔案系統FAT32。

NTFS：
　　NTFS檔案系統是一個基於安全性的檔案系統，是Windows NT所採用的獨特的檔案系統結構，它是建立在保護檔案和目錄數據基礎上，同時照顧節省儲存資源、減少磁碟佔用量的一種先進的檔案系統。使用非常廣泛的Windows NT 4.0採用的就是NTFS 4.0檔案系統，相信它所帶來的強大的系統安全性一定給廣大用戶留下了深刻的印象。 Win 2000採用了更新版本的NTFS檔案系統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所帶來的系統安全性。

exFAT：
　　全名為Extended File Allocation Table File System，擴充FAT，即擴充檔案指派表，是Microsoft在Windows Embeded 5.0以上（包括Windows CE 5.0、6.0、Windows Mobile5、6、6.1）中引入的適合於快閃記憶體的檔案系統，為了解決FAT32等不支援4G及其更大的檔案而推出。

RAW：
　　RAW檔案系統是一種磁碟未經處理或未經格式化產生的檔案系統，一般來說有這幾種可能造成正常檔案系統變成RAW文件系統：沒有格式化、格式化中途取消操作、硬碟出現壞軌、硬碟出現不可預測的錯誤、毒所致。解決RAW檔案系統最快的方法是立即格式化，並且使用防毒軟體全碟殺毒

#Ext：
　　Ext2：Ext是GNU/Linux 系統中標準的檔案系統，其特點為存取檔案的效能極佳，對於中小型的檔案更顯示出優勢，這主要得利於其簇緩存層的優良設計。
　　Ext3：是一種日誌式檔案系統，是對ext2系統的擴展，它相容於ext2。日誌式檔案系統的優越性在於：由於檔案系統都有緩存層參與運作，如不使用時必須將檔案系統卸下，以便將緩存層的資料寫回磁碟中。因此每當系統要關機時，必須將其所有的檔案系統全部shutdown後才能進行關機
　　Ext4：Linux kernel 自 2.6.28 開始正式支援新的檔案系統 Ext4。 Ext4 是 Ext3 的改進版，修改了 Ext3 中部分重要的資料結構，而不只是像 Ext3 對 Ext2 那樣，只是增加了一個日誌功能。 Ext4 可以提供更佳的效能和可靠性，還有更豐富的功能。

XFS：

　　是一種高效能的日誌檔案系統，而且是RHEL 7 中預設的檔案管理系統，它的優勢在發生意外宕機後尤其明顯，即可以快速地恢復可能被破壞的文件，而且強大的日誌功能只用花費極低的計算和存儲性能。並且它最大可支援的儲存容量為 18EB， 這幾乎滿足了所有需求。

HFS：
　　分層檔案系統（Hierarchical File System，HFS）是一種由蘋果電腦開發，並使用在Mac OS上的檔案系統。最初設計用於軟碟和硬碟，同時也可以在唯讀媒體如CD-ROM上看到。

4、RAID獨立磁碟冗餘陣列

#基本原理：

　　RAID是由多個獨立的高效能磁碟機所組成的磁碟子系統，從而提供比單一磁碟更高的儲存效能和資料冗餘的技術。 RAID是一類多磁碟管理技術，其為主機環境提供了成本適中、資料可靠性高的高效能儲存。 RAID的兩個關鍵目標是提高資料可靠性和I/O效能。磁碟陣列中，資料分散在多個磁碟中，然而對於電腦系統來說，就像一個單獨的磁碟。透過把相同資料同時寫入到多塊磁碟(典型地如鏡像)，或將計算的校驗資料寫入陣列中來獲得冗餘能力，當單一磁碟出現故障時可以保證不會導致資料遺失。

　　RAID中主要有三個關鍵概念和技術：鏡像(Mirroring)、資料條帶(DataStripping)和資料校驗(Dataparity)：

　　鏡像，將資料複製到多個磁碟，一方面可以提高可靠性，另一方面可並發從兩個或多個副本讀取資料來提高讀取效能。顯而易見，鏡像的寫入效能要稍低，確保資料正確地寫到多個磁碟需要更多的時間消耗。
資料條帶，將資料分片保存在多個不同的磁碟，多個資料分片共同組成一個完整資料副本，這與鏡像的多個副本是不同的，它通常用於效能考慮。資料條帶具有更高的並發粒度，當存取資料時，可以同時對位於不同磁碟上資料進行讀寫操作，從而獲得非常可觀的I/O效能提升。
資料校驗，利用冗餘資料進行資料錯誤偵測與修復，冗餘資料通常採用海明碼、異或運算等演算法來計算取得。利用校驗功能，可以大幅提高磁碟陣列的可靠性、穩健性和容錯能力。不過，資料校驗需要從多處讀取資料並進行計算與對比，會影響系統效能。
不同等級的RAID採用一個或多個以上的三種技術，來獲得不同的資料可靠性、可用性和I/O效能。至於設計何種RAID(甚至新的等級或類型)或採用何種模式的RAID，需要在深入理解系統需求的前提下進行合理選擇，綜合評估可靠性、性能和成本來進行折中的選擇。

RAID 主要優勢有以下幾點：

(1) 大容量

　　這是RAID 的一個顯然優勢，它擴大了磁碟的容量，由多個磁碟組成的RAID 系統具有海量的儲存空間。現在單一磁碟的容量就可以到 1TB 以上，這樣 RAID 的儲存容量就可以達到 PB 級，大多數的儲存需求都可以滿足。一般來說， RAID 可用容量要小於所有成員磁碟的總容量。不同等級的 RAID 演算法需要一定的冗餘開銷，具體容量開銷與採用演算法相關。如果已知 RAID 演算法和容量，可以計算出 RAID 的可用容量。通常， RAID 容量利用率在 50% ~ 90% 之間。

(2) 高效能

　　RAID 的高效能受益於資料條帶化技術。單一磁碟的 I/O 效能受到介面、頻寬等電腦技術的限制，效能往往很有 限，容易成為系統效能的瓶頸。透過資料條帶化， RAID 將資料 I/O 分散到各個成員磁碟上，從而獲得比單一磁碟倍增的聚合 I/O 效能。

(3) 可靠性

　　可用性和可靠性是 RAID 的另一個重要特徵。從理論上講，由多個磁碟組成的 RAID 系統在可靠性方面應該比單一磁碟要差。這裡有個隱含假定：單一磁碟故障將導致整個 RAID 不可用。 RAID 採用鏡像和資料校驗等資料冗餘技術，打破了這個假定。鏡像是最原始的冗餘技術，把某組磁碟機上的資料完全複製到另一組磁碟機上，確保總有資料副本可用。比起鏡像 50% 的冗餘開銷 ，資料校驗要小很多，它利用校驗冗餘資訊對資料進行校驗和糾錯。 RAID 冗餘技術大幅提升資料可用性和可靠性，保證了若干磁碟出錯時，不 會導致資料的遺失，不影響系統的連續運作。

(4) 可管理性

　　實際上， RAID 是一種虛擬化技術，它對多個實體磁碟機虛擬成一個大容量的邏輯磁碟機。對於外部主機系統來說， RAID 是一個單一的、快速可靠的大容量磁碟機。這樣，使用者就可以在這個虛擬磁碟機上來組織和儲存應用系統資料。從使用者應用程式角度來看，可讓儲存系統簡單易用，管理也很便利。由於 RAID 內部完成了大量的儲存管理工作，管理員只需要管理單一虛擬磁碟機，可以節省大量的管理工作。 RAID 可以動態增減磁碟機，可自動進行資料校驗和資料重建，這些都可以 大幅簡化管理工作。

常用的RA ID方案有：

#RAID0

##資料從記憶體緩衝區寫入磁碟時，根據磁碟數量將資料分成N份，這些資料同時並發寫入N區塊磁碟，使得資料整體寫入速度是一塊磁碟的N倍。讀取的時候也一樣，因此RAID0具有極快的資料讀寫速度，但是RAID0不做資料備份，N區塊磁碟中只要有一塊損壞，資料完整性就被破壞，所有磁碟的資料都會損壞。

RAID1

資料在寫入磁碟時，將一份資料同時寫入兩塊磁碟，這樣任何一塊磁碟損壞都不會導致資料遺失，插入一塊新磁碟就可以透過複製資料的方式自動修復，具有極高的可靠性。

RAID3

一般情況下，一台伺服器上不會出現同時損壞兩塊磁碟的情況，在只損壞一塊磁碟的情況下，如果能利用其他磁碟的資料來恢復損壞磁碟的數據，這樣在保證可靠性和效能的同時，磁碟利用率也大幅提升。
• 在資料寫入磁碟的時候，將資料分成N-1份，並發寫入N-1塊磁碟，並在第N區塊磁碟記錄校驗數據，任何一塊磁碟損壞（包括校驗資料磁碟），都可以利用其他N-1塊磁碟的資料修復。
• 但是在資料修改較多的場景中，任何磁碟修改資料都會導致第N區塊磁碟重寫校驗數據，頻繁寫入的後果是第N區塊磁碟比其他磁碟容易損壞，需要頻繁更換，所以RAID3很少在實務上使用。

RAID5

比起RAID3，更多被使用的方案是RAID5。
• RAID5和RAID3很相似，但是校驗資料不是寫入第N區塊磁碟，而是螺旋式寫入所有磁碟。這樣校驗資料的修改也被平均到所有磁碟上，避免RAID3頻繁寫壞一塊磁碟的情況。

RAID6

如果資料需要很高的可靠性，在出現同時損壞兩塊磁碟的情況下（或是運維管理水平比較落後，壞了一塊磁碟但是遲遲沒有更換，導致又壞了一塊磁碟），仍然需要修復數據，這時候可以使用RAID6。
• RAID6和RAID5類似，但是資料只寫入N-2塊磁碟，並螺旋式地在兩塊磁碟中寫入校驗資訊（使用不同演算法產生）。

RAID10

結合RAID0和RAID1兩種方案，將所有磁碟平均分成兩份，資料同時在兩份磁碟寫入，相當於RAID1，但是在每一份磁碟裡面的N/2塊磁碟上，利用RAID0技術並發讀寫，既提高可靠性又改善效能，不過RAID10的磁碟利用率較低，有一半的磁碟用來寫備份資料

5、磁碟分割區

為了避免在太大的空間中存放或讀取資料降低存取效率、或者需要將資料進行分類存放管理，因此就有將一個磁碟空間劃分為多個區域的需求。即所謂的磁碟分割區。

MBR分割區（也稱為msdos分割區，傳統）

• 在0柱面、0磁頭、1磁區的第1個實體磁區存放MBR。
• 最大支援2TB的硬碟
• 最多支援4個主分割區，或3個主分割區1個擴充分割區
• #擴充分割區可以分割多個邏輯分割區，數量不限
• 支援傳統BIOS的引導

#GPT分割區管理

• ##GPT分割區管理
• ##GPT以邏輯區塊(LB)為基本單位管理磁碟空間。
• 硬碟第1個邏輯區塊存放MBR，保證對msdos分割區的相容
• 接下來33個邏輯區塊，1區塊儲存EFI資訊及32區塊儲存分割區表(每區塊4條分割區記錄)

磁碟最後33個邏輯區塊，用於備份。

可以支援大於2TB的硬碟沒有主分割區和擴充分割區之分

支援UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）和傳統BIOS方式開機

6、分割區格式化格式化是資料儲存裝置為儲存資料做初始化準備的過程，也就是在一個分割區產生新檔案系統的過程。每個分割區在能夠儲存資料之前必須被格式化為某種檔案系統。

• 
  
• 磁區（sector）| 實體區塊（physical block）

在硬碟儲存裝置上，扇區是最小儲存單位。傳統一個扇區的大小為512B，而在新式硬 盤出廠時可能一個扇區被設定為4KB。 通常扇區或實體區塊被用作劃分磁碟分割時的基本單位。 扇區是一個物理概念。

• 簇（cluster）| 邏輯區塊（logical block）
  

####################################### ######一個叢集或邏輯區塊是可以對應一個磁區或一組磁區，是檔案系統中用於空間指派的邏輯單一### 位元。 ######簇是一個邏輯概念。 #########相關推薦：《###Linux影片教學###》###

以上是linux disc是什麼的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！