Linux管理员手册(3)--存贮介质

　　安装和升级系统时，需要对硬盘做很多工作。必须在硬盘上做文件系统，使文件能存在其上，并为系统不同的部分保留空间。

　　本章说明所有这些初始化工作。通常，一旦你建立了系统，就不必再做这些工作(除了使用软盘)。如果你要增加一个新硬盘或更好地调整你的硬盘的使用，那么可能回到这一章。

　　管理磁盘的基本任务有：

　　格式化磁盘。这为磁盘进入使用做一些工作，比如检查坏扇区。(现在多数硬盘无须格式化。)

　　给硬盘分区，如果想用于互相不干扰的几件事。分区的一个原因是要在一个硬盘上存不同的操作系统。另一个原因是将用户文件和系统文件分开，以简化备份并在系统崩溃时有助于保护系统文件。

　　在每个磁盘或分区上建立合适类型的文件系统，然后文件就可以在其上产生和存取。在你建立文件系统前，磁盘对Linux没有意义。

　　将不同的文件系统安装起来形成一个单独的树结构，按需要可以自动或手工完成。 (手工安装的文件系统通常还要手工unmount)

　　5章包括虚拟内存和磁盘cache的信息，使用磁盘应该知道这些。

　　本章说明对硬盘、软盘、CDROM和磁带机应该知道什么。

　　2种设备

　　UNIX及Linux，识别2类设备：随机存取的块设备(如磁盘)和字符设备(如磁带和串行线)，有些是串行的，有些是随机存取的。文件系统支持的每种看来是个设备文件。当读写设备文件时，数据与设备联系。这样没有必要为存取设备编制特别的程序(程序不直接获取中断或读取串口)，例如，发送文件到打印机，只需：

　　$ cat filename > /dev/lp1
　　　　$

　　文件内容就被打印了(当然，文件必须是打印机能理解的格式)。当然，因为不应该让多人同时cat文件到同一打印机，一般用特定的程序发送文件去打印(通常是lpr )。这个程序能确保同时只有一个文件被打印，并自动在完成后发送下一个。多数设备有类似需要。实际上，根本很少需要关心设备文件。

　　因为设备被视为文件系统中的文件(在/dev 目录中)，很容易看到存在哪些设备文件，使用ls 或其他的适当的命令即可。在ls -l 的输出中，第一列包含文件类型和权限。例如，查看我系统上的一个串行设备：

　　$ ls -l /dev/cua0
　　　　crw-rw-rw- 1 root uucp 5, 64 Nov 30 1993 /dev/cua0
　　　　$

　　第一列第一个字符，即crw-rw-rw-中的c告诉用户文件的种类，这是一个字符设备。一般文件的第一个字符是"-"，目录是"d"，块设备是"b"；更多的信息见ls man页。

　　注意即使设备没有安装，一般所有设备文件都存在。因此有/dev/sda 文件并不意味着你真的有个SCSI硬盘。有所有的设备文件使安装程序更简单，也易于增加新硬件(无须再为产生新设备的设备文件找出正确的参数)。

　　硬盘

　　本节介绍有关硬盘的术语。如果你已经知道这些项目和内容，可以跳过本节。

　　硬盘包括一到数片盘片platters， 其一个或两个面surfaces涂有磁性材料用于记录数据。每面有一个读写头read-write head用于读写数据。盘片有一个共同的轴，典型的旋转速度是每分钟3600转，高性能的硬盘转速可能更高。磁头可沿着盘片的半径移动，磁头移动加上盘片旋转可以使词头存取磁盘表面的任何一个位置。

　　处理器(CPU)和实际磁盘通过磁盘控制器disk controller通讯。这使计算机其他部分不必知道如何使用驱动器，因为不同磁盘的控制器可以做成对计算机其他部分相同的接口。这样，计算机只要说"嗨，磁盘，给我我要的东西"，而不是用一串长而复杂的电信号来移动磁头到正确的位置，并等正确的位置到了磁头下后再做那些不愉快的工作。 (实际上，到控制器的接口仍然很复杂，但比没有好多了。) 控制器还可以做一些其他的事，比如缓冲，或自动坏扇区替换等。用电信号控制操作机械部件，

　　以上只是理解硬件所需的。还有其他好多工作，比如马达旋转磁盘、移动磁头，但这都与理解硬盘工作原理无关。

　　磁盘表面通常被分为同心圆环，叫磁道tracks，磁道又被分为扇区sectors。用这样分来将磁盘定位，用于为文件定位磁盘空间。要在硬盘上找到给定的位置，可能?quot;3面5道7扇区"。通常所有磁道有相同的扇区数，但也有硬盘在外圈磁道放较多的扇区(所有扇区用同样大小的物理空间，这样在较长的外圈磁道可以容纳更多的数据)。一般一个扇区容纳512字节数据。磁盘不能处理比一个扇区更小的数据量。

　　每个面以相同的方式分为磁道和扇区。这意味着当一个磁头在某个磁道时，其他磁头也在相应的位置，所有相同位置的磁道组成柱面cylinder。磁头从一个磁道(柱面)移动到另一个需要花时间，所以将经常要在一起存取的数据(如一个文件)放在一个柱面里。这改善了性能。当然不可能完全作到，文件被放在几个相分离的位置叫碎片fragmented。

　　磁盘的面(或头，实际是一样的)、柱面、扇区数各不相同，硬盘这些数目叫硬盘参数geometry。硬盘参数通常存在一个特定的、由电池供电的存储区中，叫CMOS RAM，操作系统在引导启动或驱动器初始化时可以从那里得到硬盘参数。

　　不幸的是，BIOS 有一个设计限制，就是不能在CMOS RAM中定义大于1024的磁道数，这对大硬盘来说就太小了。为了克服这个问题，硬盘控制器在磁盘参数上做了一个欺骗，用地址转换translates the addresses使计算机接受。例如，一个硬盘可能有8个磁头，2048个磁道，每磁道35个扇区。其控制器可以对计算机谎称它有16个磁头，1024个磁道，每磁道35个扇区，这样就没有超过磁道数的限制，地址转换将磁头数减半，磁道数加倍后传给硬盘。实际的算法可能更复杂，因为数量可能不象我们在这里假设的这么好(但这不影响我们理解原理)。这个转换在操作系统来看产生了错觉，并可能影响操作系统对把所有数据存在相同柱面的企图受到影响。

　　转换只是IDE硬盘的问题。SCSI硬盘使用连续的扇区号(即控制器将连续的扇区好转换成磁头、柱面、扇区的三参数组),对CPU与控制器的通信使用完全不同的方法，因此不会有这个问题。注意，计算机可能根本不知道一个SCSI硬盘的实际参数。

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