I/O Ports： I/O設備地址。

設備文件的使用：

   通過將文件關聯至一個設備驅動程序，進而能夠跟與之對應硬件設備進行通信。
    一切皆文件，所以磁盤的也是也是基於設備文件與之通信的：open(), read(), write(), close()

設備號碼：

    主設備號：major number, 標識設備類型；
    次設備號：minor number, 標識同一類型下的不同設備。

硬盤接口類型：

    並行：    
        IDE：133MB/s
        SCSI：640MB/s
    串口：
        SATA：6Gbps
        SAS：6Gbps
    USB：480MB/s
        rpm: rotations
        per minute

磁盤設備的設備文件命名：

    /dev/DEV_FILE
    
    SCSI, SATA, SAS, IDE,USB: /dev/sd；
    虛擬磁盤：/dev/vd；
    
    不同磁盤標識：a-z,aa,ab…/dev/sda, /dev/sdb, ...；
    同一設備上的不同分區：1,2, .../dev/sda1, /dev/sda5；

2、磁盤結構

2.1、機械硬盤（HDD）

2.2、固態硬盤（SSD）和機械硬盤（HDD）

2.3、硬盤存儲術語及扇區結構

head：磁頭；
track：磁道；
cylinder: 柱面；
sector: 扇區，512bytes；

（1）早期扇區結構

（2）區位記錄磁盤扇區結構：ZBR（Zoned Bit Recording）

2.4、CHS和LBA

CHS：

   采用24bit位尋址；
    最大尋址空間8GB；

LBA（logical block addressing）

   LBA采用48個bit位尋址
    最大尋址空間128PB

註意：

    由於CHS尋址方式的尋址空間在大概8GB以內，所以在磁盤容量小於大概8GB時，可以使用CHS尋址方式或是LBA尋址方式；在磁盤容量大於大概8GB時，則只能使用LBA尋址方式。

2.5、使用分區空間

    設備識別；
    設備分區；
    創建文件系統；
    標記文件系統；
    在/etc/fstab文件中創建條目；
    掛載新的文件系統；

2.5、磁盤分區的意義及分區類型

磁盤分區意義：

    優化I/O性能
    實現磁盤空間配額限制
    提高修復速度
    隔離系統和程序
    安裝多個OS
    采用不同文件系統

兩種分區方式：MBR，GPT

2.5.1、MBR

MBR：

    Master Boot Record，1982年，使用32位表示扇區數，分區不超過2T；    
    按柱面

MBR分區結構：

硬盤主引導記錄MBR由4個部分組成：

    主引導程序（偏移地址0000H--0088H）：它負責從活動分區中裝載，並運行系統引導程序。
    出錯信息數據區：偏移地址0089H--00E1H為出錯信息，0E2H--01BDH全為0字節。
    
    分區表（DPT,Disk Partition Table）：含4個分區項，偏移地址01BEH--01FDH,每個分區表項長16個字節，共64字節；為分區項1、分區項2、分區項3、分區項4
    結束標誌字：偏移地址01FE--01FF的2個字節值為結束標誌55AA。

2.5.2、GPT分區

GPT：

    GUID（Globals Unique Identifiers） partition table；    
    支持128個分區，使用64位，支持8Z（512Byte/block）、64Z （4096Byte/block）；
    使用128位UUID(Universally Unique Identifier) 表示磁盤和分區；
    
    GPT分區表自動備份在頭和尾兩份，並有CRC校驗位UEFI；
    (統一擴展固件接口)硬件支持GPT，使操作系統啟動

3、分區管理

3.1、圖形化

圖形化磁盤管理功能工具：

    點擊“應用程序” ->“系統工具” ->“磁盤”；
    執行命令gnome-disks

3.2、分區管理

列出塊設備：lsblk；
創建分區使用：
    fdisk 創建MBR分區；
    gdisk 創建GPT分區；
    parted 高級分區操作；
    
partprobe－重新設置內存中的內核分區表版本；

3.3、parted命令

註意：parted的操作都是實時生效的，小心使用

語法：

    parted [選項]... [設備 [命令 [參數]...]...]

示例：

    parted /dev/sdb mklabel gpt|msdos
    parted /dev/sdb print
    parted /dev/sdb mkpart primary 1 200 （默認M）
    parted /dev/sdb rm 1
    parted -l

3.3、分區工具:fdisk & gdisk

    gdisk /dev/sdb：類fdisk 的GPT分區工具；

    fdisk -l [-u] [device...] 查看分區；
    fdisk /dev/sdb 管理分區；

子命令：

    p 分區列表
    t 更改分區類型
    n 創建新分區
    d 刪除分區
    v 校驗分區
    u 轉換單位
    w 保存並退出
    q 不保存並退出

查看內核是否已經識別新的分區：
    cat /proc/partations

同步分區表：

centos6通知內核重新讀取硬盤分區表：
    新增分區用：
        partx -a /dev/DEVICE
        kpartx -a /dev/DEVICE -f: force
    刪除分區用：
        partx -d --nr M-N /dev/DEVICE

CentOS 5，7：使用partprobe
    partprobe [/dev/DEVICE]

4、文件系統管理

4.1、文件系統類型

    Linux文件系統：ext2(Extended file system), ext3,ext4, xfs（SGI）, btrfs（Oracle）, reiserfs, jfs（AIX）, swap
    光盤：iso9660
    Windows：FAT32, exFAT,NTFS
    Unix：FFS（fast）, UFS（unix）, JFS2
    
    網絡文件系統：NFS, CIFS
    集群文件系統：GFS2, OCFS2（oracle）
    分布式文件系統： fastdfs,ceph, moosefs, mogilefs,glusterfs, Lustre
    RAW：未經處理或者未經格式化產生的文件系統

    查前支持的文件系統：cat /proc/filesystems

4.2、創建文件系統

mkfs命令：
    (1) mkfs.FS_TYPE /dev/DEVICE
        ext4
        xfs
        btrfs
        vfat
    (2) mkfs -t FS_TYPE /dev/DEVICE
    -L 'LABEL': 設定卷標

創建ext文件系統：

mke2fs：
    ext系列文件系統專用管理工具；
    -t {ext2|ext3|ext4}
    -b {1024|2048|4096}
    -L 'LABEL'
    -j: 相當於 -t ext3；
        mkfs.ext3 = mkfs -t ext3 = mke2fs -j = mke2fs -t ext3
        
    -i #: 為數據空間中每多少個字節創建一個inode；此大小不應該小於block的大小；
    -N #：指定分區中創建多少個inode；
    -I 一個inode記錄占用的磁盤空間大小，128---4096；
    -m #: 默認5%,為管理人員預留空間占總空間的百分比；
    -O FEATURE[,...]：啟用指定特性；
    -O ^FEATURE：關閉指定特性；

文件系統標簽：

    指向設備的另一種方法    
    與設備無關

blkid：
    塊設備屬性信息查看；
    語法：
        blkid [OPTION]... [DEVICE]
            -U UUID: 根據指定的UUID來查找對應的設備
            -L LABEL：根據指定的LABEL來查找對應的設備

e2label：管理ext系列文件系統的LABEL
    e2label DEVICE [LABEL]

findfs ：查找分區
    findfs [options] LABEL=<label>
    findfs [options] UUID=<uuid>

tune2fs：

    重新設定ext系列文件系統可調整參數的值；
    
    -l：查看指定文件系統超級塊信息；super block
    -L 'LABEL'：修改卷標
    -m #：修預留給管理員的空間百分比
    -j: 將ext2升級為ext3
    -O: 文件系統屬性啟用或禁用, –O ^has_journal
    -o: 調整文件系統的默認掛載選項，–o ^acl
    -U UUID: 修改UUID號

dumpe2fs：

    塊分組管理，32768塊    
    -h：查看超級塊信息，不顯示分組信息

4.3、文件系統檢測和修復

    常發生於死機或者非正常關機之後；    
    掛載為文件系統標記為“ no clean”；
    註意：一定不要在掛載狀態下修復；

fsck: File System Check

fsck.FS_TYPE
fsck -t FS_TYPE
    -p: 自動修復錯誤
    -r: 交互式修復錯誤
    FS_TYPE一定要與分區上已經文件類型相同；

e2fsck：ext系列文件專用的檢測修復工具
    -y：自動回答為yes
    -f：強制修復

5、掛載

掛載:

    將額外文件系統與根文件系統某現存的目錄建立起關聯關系，
    進而使得此目錄做為其它文件訪問入口的行為

註意：

    掛載點下原有文件在掛載完成後會被臨時隱藏；    
    掛載點目錄一般為空；
    事先存在；建議使用空目錄；
    進程正在使用中的設備無法被卸載；

語法：

mount DEVICE MOUNT_POINT
mount [-fnrsvw] [-t vfstype] [-o options] device dir

    -t vsftype：指定要掛載的設備上的文件系統類型
    -r: readonly，只讀掛載
    -w: read and write, 讀寫掛載
    -n: 不更新/etc/mtab，mount不可見
    -a：自動掛載所有支持自動掛載的設備(定義在了/etc/fstab
    文件中，且掛載選項中有auto功能)
    -L 'LABEL': 以卷標指定掛載設備
    -U 'UUID': 以UUID指定要掛載的設備
    -B, --bind: 綁定目錄到另一個目錄上
    
    查看內核追蹤到的已掛載的所有設備
    cat /proc/mounts

-o options：(掛載文件系統的選項)，多個選項使用逗號分隔

    async：異步模式    
    sync：同步模式,內存更改時，同時寫磁盤
    atime/noatime：包含目錄和文件
    diratime/nodiratime：目錄的訪問時間戳
    auto/noauto：是否支持自動掛載,是否支持-a選項
    exec/noexec：是否支持將文件系統上運行應用程序
    dev/nodev：是否支持在此文件系統上使用設備文件
    suid/nosuid：是否支持suid和sgid權限
    remount：重新掛載
    ro：只讀
    rw：讀寫
    user/nouser：是否允許普通用戶掛載此設備，/etc/fstab使用
    acl：啟用此文件系統上的acl功能
    loop: 使用loop設備

defaults：相當於rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async

6、卸載命令

查看掛載情況

findmnt MOUNT_POINT|device

查看正在訪問指定文件系統的進程

lsof MOUNT_POINT
fuser -v MOUNT_POINT

終止所有在正訪問指定的文件系統的進程

fuser -km MOUNT_POINT

卸載

umount DEVICE
umount MOUNT_POINT

7、文件掛載配置文件

註意：使用mount -a 命令掛載/etc/fstab中的所有文件系統

/etc/fstab每行定義一個要掛載的文件系統:

1)要掛載的設備或偽文件系統;
    設備文件;
    LABEL：LABEL="";
    UUID：UUID="";
    偽文件系統名稱：proc, sysfs;

2)掛載點;

3)文件系統類型;

4)掛載選項：defaults;

5)轉儲頻率：0：不做備份 1：每天轉儲 2：每隔一天轉儲;

6)自檢次序：
    0：不自檢;
    1：首先自檢；一般只有rootfs才用1;

8、處理交換文件和分區

交換分區是系統RAM的補充。

8.1、基本設置

    創建交換分區或者文件    
    使用mkswap寫入特殊簽名
    在/etc/fstab文件中添加適當的條目
    使用swapon -a 激活交換空間

交換分區的啟用與禁用：

    啟用：swapon

    swapon [OPTION]... [DEVICE]
        -a：激活所有的交換分區；
        -p PRIORITY：指定優先級
        /etc/fstab:pri=value

    禁用：swapoff [OPTION]... [DEVICE]

8.2、SWAP的優先級

    可以指定swap分區0到32767的優先級，值越大優先級越高；    
    
    如果用戶沒有指定，那麽核心會自動給swap指定一個優先級，這個優先級從-1開始，
    每加入一個新的沒有用戶指定優先級的swap，會給這個優先級減一；
    
    先添加的swap的缺省優先級比較高，除非用戶自己指定一個優先級，
    而用戶指定的優先級(是正數)永遠高於核心缺省指定的優先級(是負數)；
    
    優化性能：分布存放，高性能磁盤存放；

Linux基礎管理——磁盤管理