存儲管理(服務器數據處理速度大於日常PC及移動端設備，多顆cpu，CPU多核心，每個核心可以完成一個進程的處理)

傳統的機械磁盤及分區管理

RAID技術，軟RAID實現

LVM

Btrfs

文件系統管理：

ext、xfs、btrfs

Linux存儲管理（數據存儲）：

存儲器在馮諾依曼體系中叫做存儲器，存儲設備在馮諾依曼體系中稱為輸入輸出設備；

在計算機中除CPU【包括運算器（NU）和控制器(CU)】和內存外，其他都是輸入輸出設備；

北橋芯片是高速芯片，用來連接CPU和內存之間的數據傳輸（也會連接PCI-E高速率傳輸數據）；南橋芯片是低速芯片，通常連接北橋芯片和輸入輸出設備（包括適配器）之間的數據傳輸；

適配器上的設備插拔最好在短點的額情況下進行插拔，否則可能會對主板造成毀滅性傷害；

不同（型號、廠家）的硬盤通過統一的磁盤控制器連接到主板上，進行數據交互；

磁盤控制器，總線（bus），接口

磁盤接口的類型：

IDE：並行接口，來源於ATA，133Mbps，266Mbps；

SCSI：小型計算機系統接口，

UltraSCSI320：320Mpbs

UltraSCSI640：640Mbps

窄帶控制器：提供7個接口，連接7個硬盤；

寬帶控制器：提供15個接口，連接15個硬盤；

SATA：Serial ATA，串行接口；

SATA1, SATA2, SATA3（可達6Gbps）

SAS：串行接口（運用於服務器，軍用，少見於民用）

6Gbps

可以接1023個硬盤

USB：1.0 1.1 2.0 3.0 3.1

2.0：60Mbps

3.0：480Mbps

3.1：10Gbps

衡量磁盤IO能力的另一個指標：IOPS （一秒鐘完成多少次讀寫操作）

IDE接口：機械磁盤，50-100 IOPS

SCSI接口：機械磁盤，100-200 IOPS

固態磁盤，400 IOPS

SATA接口：機械磁盤，100 IOPS左右

固態磁盤，400 IOPS左右

SAS接口：機械磁盤，200 IOPS左右

固態磁盤，800 IOPS左右

PCI-E接口的固態硬盤，接近於內存的速度

讀的IOPS：400000-800000 IOPS

寫的IOPS：50000-100000 IOPS

固態硬盤有讀寫壽命限制，但效率高

ES3000：華為PCI-E固態硬盤

DEC數字設備公司

普通的X86的主板上的磁盤控制器的接口：

IDE：2個接口，每個接口接一個主盤和一個從盤，共4塊磁盤；如果有光驅的話，可能會減少至3個磁盤+1個光驅；

SATA：4-6個接口；

SCSI：7個接口或15個接口；

SAS：1023-16384個接口；

CPU：控制總線（控制器發送控制命令讀取內存中的數據），數據總線（CPU通過內存RAM調取磁盤中的數據），地址總線（CPU通過內存RAM調取磁盤中的數據時，需要指定地址進行讀取操作）；

控制總線、數據總線、地址總線這三條線在物理上的主板上是一條線，只是具有不同的功能，稱為總線的復用；

前段總線（DDR4 2666Mhz）的帶寬速率與CPU的速率相當，否則無法進行數據的交互；

機械磁盤：現階段最高是4TB；

磁盤的存儲方式：磁頭在磁盤的表面運動判斷磁盤表面磁性材料N/S極來代表0/1進而轉換為二進制來表示數據的存儲狀態；

磁盤轉速：現階段最高是15000rpm，磁盤內部絕對真空（絕對無塵）不存在任何灰塵

術語：

track：磁道（並不存在），磁頭在磁盤表面的運行軌跡的投影；

sector：扇區（每個扇區大小相同），512Byte；現在所說的扇區，實際上是平均值，有些扇區跨磁道；最小管理單元；

cylinder：柱面，從某個磁道向所有盤片做投影，所形成的圓柱表面；實際上是由所有盤片上相同位置的磁道組成；

partition：分區，從某個柱面到另一個柱面之間所有的柱面存儲空間；（邏輯映射分區，並不存在，只在操作系統內對硬盤的一個邏輯映射）

head：磁頭（不與磁盤表面接觸，一旦接觸會導致磁盤完全損壞），每個盤片每個磁面都有一個磁頭，用於數據的讀寫操作；

磁盤性能的指標：

主軸轉速：磁盤每分鐘旋轉的圈數（5400rpm、7200rpm、10000rpm、15000rpm）；

平均尋道時間：磁頭從某個位置移動到指定的磁道位置所用的時間，所用時間越短，數據讀寫速度越快；

緩存：預先加載數據，需要的時候直接被內存瞬間取走，但是緩存有限（局限性）；

基於一切皆文件的Linux的思想，磁盤也是文件：

/dev用於存放硬件設備被映射出的文件，磁盤的設備文件也存放於此；

設備文件：是關聯到硬件設備的驅動程序和設備的訪問入口；

設備號：

major, minor

major：主設備號，區分不同設備的設備類型，用於標明設備所需的驅動程序；

主設備號8：代表磁盤設備；

主設備號4：代表虛擬終端設備；

主設備號5：代表控制臺物理終端設備；（這裏的主設備號4、5雖然主設備號不同，但是他們是同一個類型的設備）

主設備號10：代表虛擬機設備；

minor：次設備號，在同種類型的設備中的不同設備，用於對設備提供訪問入口；

主設備號10，次設備號238：代表虛擬機網卡設備；

主設備號10，次設備號56：代表虛擬機套接字設備；

主設備號1（內核當中虛擬出來的設備），次設備號5：zero代表設備；

設備類型：

塊設備：

以塊為基本單位進行隨機訪問的設備，通常為存儲數據的設備；

字符設備：

以字節為基本單位進行線性訪問的設備，通常為處理數據的設備；

設備文件名：

IANA （美國國內互聯網地址委員會）--> ICANN（互聯網名稱與數字地址分配機構，管理域名，硬件命名）

設備文件存放在/dev目錄下：

IDE接口設備: hd[a-d]

SCSI|SATA|SAS|USB接口設備: sd[a-z]+ （+代表sd後面可以加1個或多個小寫字母來代表磁盤名稱）

RedHat Enterprise Linux 從RHEL6開始，將IDE接口的磁盤也命名為sd*，自此以後，所有的磁盤設備被統一命名為sd[a-z]+

設備的引用方式：

1.設備文件名

2.卷標(Volume Lable)

3.UUID：全局唯一標識符；Universal Unique IDentifier（最無解的引用方式，標識符重復幾率為0）

mknod命令來引用設備：

mknod - make block or character special files

制造一個塊或者設備特殊文件

格式：

mknod [OPTION]... NAME TYPE [MAJOR MINOR]

選項 設備名 設備類型 [主設備號 次設備號]

常用選項：

-m：指明設備權限，否則默認是讀寫權限減去權限遮罩碼；

-b：創建一個塊設備或者一個緩沖區設備；

-c | -u ：創建一個非塊設備或者非緩沖區設備；

-p：創建一個管道設備；

如何使用的新的磁盤設備？

1.讓Linux系統內核識別設備，對設備進行分區；

2.格式化

低級格式化：磁盤初始化，磁道劃分；

高級格式化：創建或重建文件系統；

3.使用文件系統：

掛載

卸載

為何分區？

1.優化磁盤IO性能；

2.可以實現對某個存儲空間的配額限制；

3.進行高速的磁盤問題修復；

4.隔離系統文件和其他應用程序文件；

5.安裝多個操作系統；

如何分區？

MBR：整個磁盤空間小於2TB容量，建議使用MBR分區格式；

MBR：Master(Main) Boot Record，主引導記錄，始於1982年（比爾蓋茨提出，他認為分隔出四個分區足夠）；

MBR其實也是一段數據，默認保存在磁盤的0磁道0扇區中（磁盤的第一個磁道第一個扇區中）；

MBR數據分為三部分：

446Bytes：boot loader，引導加載程序；

Windows中：NTLDR（windows引導加載程序）

Linux中：LILO，GRUB(Linux默認的引導加載程序，但是446bytes不足以存放下全部的引導程序數據，將會存放在磁盤的1磁道1扇區到1磁道14扇區中)

64Bytes：Partition table，分區表；每16Bytes為一段，表明一個分區的內容，因此，默認最多只有四個分區；

1.最多有四個主分區；

分區編號依次為：1, 2, 3, 4

2.想要劃分更多的分區數量時，可以將任意一個主分區改為擴展分區，在擴展分區中建立邏輯分區；

邏輯分區的編號默認從5開始，不管前面的四個數字是否都被占用；

sda1, sda3, sda5

註意：擴展分區可以沒有，但最多只能有一個，只要是5之後的編號數字的分區就是擴展分區；

2Bytes：MBR結束標記，55AA；

GPT：整個磁盤空間超過2TB容量，建議使用GPT分區格式；

GUID Partition table，支持128個主分區；

Linux下常用的分區工具：

fdisk：

用於創建和管理MBR分區，對同一塊磁盤，最多只能管理15個分區；

gdisk：GNU disk

用於創建和管理GPT分區；

註意：

如果使用fdisk或gdisk命令對於一個已經有分區被掛載的磁盤的剩余空間再次進行分區，即便將分區的結果保存下來，也不會被內核立即識別；

想要讓內核識別出此類新建分區，可以采用下列方法：

1.重啟計算機(線上生產環境避免重啟)；

2.強制內核重讀分區表：

partprobe命令

partx命令

在RHEL系或CentOS系5|7：

partprobe [device]

註意：如果省略了設備名，則表示重讀所有磁盤設備的分區表；強烈建議，直接給出指定的磁盤設備名稱；

在RHEL系或CentOS系6|7：

partx -a [device]

kpartx -af [device]

fdisk分區工具：

fdisk - manipulate disk partition table

操縱磁盤分區表，是一個菜單化工具；不能查看單個分區超過2^64Gb（超過這個大小需要使用parted命令）；在這個菜單化工具中刪除輸入的字符需要按住“Ctrl”鍵+backspace鍵進行刪除操作；

格式：

fdisk device

fdisk -l [device...]

選項：

-c=dos | -u=cylinders ：來查看Dos系統的分區表；

-l：表示查看之意，如果給出設備名稱，則查看指定設備的分區表；否則查看所有磁盤設備文件的分區表；

fdisk device

對於指定設備進行分區管理和操作；（在這個菜單化工具中刪除輸入的字符需要按住“Ctrl”鍵+backspace鍵進行刪除操作；）

Command action

d delete a partition ：刪除一個分區；

l list known partition types ：當前支持哪些分區類型；

m print this menu ：顯示當前菜單；

n add a new partition :添加一個新分區；

p print the partition table ：顯示分區列表；

q quit without saving changes ：不保存退出；

t change a partition's system id ：改變一個分區的系統id；

w write table to disk and exit ：保存分區並退出；

在fdisk交互式菜單模式中創建分區的過程：

n --> p|e|l --> 分區的起始扇區(柱面)，直接回車使用默認值設置 --> 分區的結束扇區(柱面)，也可以使用+#UNIT（#指數字，UNIT指單位）直接指定分區大小

parted命令：高級分區工具，其操作結果實時生效；

parted - a partition manipulation program

格式：

parted [options] [device [command [options...]...]]

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常用選項：

-l：查看分區列表；

-s：執行一個腳本；

-v：查看版本號；

-a alignment-none:使用最小化的配置參數；

-a alignment-cylinder：設置這個分區有多少柱面；

-a alignment-minimal：創建一個最小化的分區；

-a alignment-optimal：使用一個可選的內容；

示例：

~]# parted /dev/sda mkpart logical 103GB 105GB

~]# parted /dev/sda rm 8

在通電開機狀態下添加SCSI接口的磁盤至本服務器，要想使設備被內識別並創建出相應的設備文件，有下列方法：

1.重啟計算機；

2.~]# echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host2/scan

強制內核識別在通電狀態下熱插接的新SCSI接口的磁盤設備；

存儲管理之硬件基礎、機械磁盤原理以及設備規範、MBR格式的分區管理