Linux中设备的文件名
linux秉持着万物皆是文件的思想，各类硬件设备也被当成文件对待，以下是常用设备的文件名
中括号 [ ] 表示设备的序列名，比如/dev/sd[a-p]，就表示有多个同类型的设备，他们的文件名分别是 /dev/sda, /dev/sdb, ...... .dev/sdp
总之，我们可以先理解为，访问这些文件就等于访问对应的设备了
磁盘组成
要想了解磁盘分区，我们得先了解磁盘的组成
物理结构：
- 盘片：就是上图中左边的圆盘，就是我们的盘片了
- 主轴马达：上图中右边的侧面图，每一个长方形就是一个盘片(侧面)，然后通过一个像棍子一样的东西串在一起，这个棍子就是主轴马达了，盘片会跟着主轴旋转
- 机械臂：上图中右边的侧面图，蓝色的部分就是机械臂了，就像个夹子一样，可以进行伸缩运动，简单来说就是靠近主轴和远离主轴
- 磁头：上图中右边的侧面图，红色的部分就是磁头了，相当与是位于机械臂的末端，像是夹住盘片一样，我们就是通过这个来访问磁盘的
逻辑结构：
- 磁道：上图中左边的俯视图，黄色的部分就是磁道了，它就是一个圆圈，当然盘片不止一个磁道，这里黄色的部分是最外圈磁道
- 扇区：上图中左边的俯视图，绿色的部分就是扇区了，简单来说就是一个磁道被划分得到的就是扇区啦
- 柱面：这个立体图不好画，柱面就是多个盘片的同一位置的磁道的组合就是柱面了，举个例子就是我们用过的卷纸，卷纸的一圈其实就像是一个柱面，或者说卷纸用完后留下的那个轴就像是一个柱面
磁盘连接的方式与设备名的关系
由于SATA/USB/SAS等磁盘接口都是使用SCSI模块来驱动的，因此这些接口的磁盘设备文件名都是/dev/sd[a-p]的格式(参考上图的设备名)
所以SATA/USB接口的磁盘根本就没有一定的顺序，那如何决定他的设备文件名呢？这个时候就得要根据 Linux核心侦测到磁盘的顺序 了
简单来说就是，我们找到谁谁的名字顺序就靠前，这个与实际插槽的代号没关系
这里是个例题
磁盘分区
磁盘分区有两种不同的格式
MSDOS(MBR)分区表格式
这种格式下，磁盘的第一个扇区很重要，存放着 开机管理程序纪录区与分区表，通常是512字节
- 主要开机记录区（Master Boot Record, MBR）：可以安装开机管理程序的地方，有446Bytes
- 分区表（partition table）：记录整颗硬盘分区的状态，有64 Bytes
由于分区表所在区块仅有64 Bytes容量，因此最多仅能有四组记录区，每组记录区记录了该区段的启始与结束的柱面号码
举个例子，我们将磁盘分成4个分区，如下所示
假设磁盘的设备名是 /dev/sda1, 那么这些分区名就是 /dev/sda[1-4]
书里写得很好，我就直接照搬了
这里说一下主要分区和延伸分区，主要分区就是以为着整个就是一个分区，延伸分区是利用额外的扇区来存储分区记录，简单来说，就是延伸分区可以进一步分为逻辑扇区，数量不限，这样我们实际的分区数量就突破4个了
如下是一个例子，我们可以看到总共有1个主要分区和1个延伸分区，延伸分区又细分为5个逻辑扇区，而这些逻辑扇区的分区记录就是在延伸分区使用的那个扇区中(图中的小黑块)
那这些分区的命名又是怎样的呢：
我们可以看到逻辑分区的数字编号是从5开始，这是因为前4个编号要留给主要分区或延伸分区，逻辑分区是无法使用的
这里是关于MBR分区的特性的总结：
MBR磁盘空间整合
磁盘空间整合，只是对于主分区和逻辑分区而言，延伸分区无法被格式化，也就无法存储数据
- 只需要记住同类型的可以直接整合(合并)---相当于删掉原来的分区，然后新增一个分区，这样就能达到类似合并的效果了
- 不同类型的，其实也就是逻辑分区和主分区的合并，这时候只能删掉原来的延伸分区(所有的逻辑分区都会被删除)，然后再新建分区(总体的思路还是从不同类型转换到同类型)
MBR分区的限制
GUID partition table, GPT 磁盘分区表
LBA 逻辑区块位址
过去默认的扇区大小是512字节，为了相容所有的磁盘，因此在扇区的定义上，大多使用 LBA来处理
GPT 将磁盘所有区块以此LBA（默认为 512Bytes喔！）来规划，而第一个 LBA 称为LBA0(从 0 开始编号）
GPT格式
与MBR仅使用第一个512Bytes区块来纪录不同，GPT使用了 34个LBA区块 来纪录分区信息！GPT除了前面 34个LBA之外，整个磁盘的最后33个LBA也拿来作为另一个备份(34个区块中，只有后33块是关于分区记录的)
如下图所示，GPT分区表的结构
- LBA0：MBR 相容区块，基本与MBR模式下的第一个扇区一致，开机管理程序仍是446字节，不同的是原本的分区表的纪录区内，这个相容模式仅放入一个特殊标志的分区，用来表示此磁盘为 GPT 格式之意
- LBA1：GPT 表头纪录，这个部份纪录了分区表本身(包含备份)的位置与大小， 以及放置了分区表的检验机制码（CRC32）
- LBA2-33：实际纪录分区信息处，每个 LBA 都可以纪录 4 笔分区纪录，所以在默认的情况下，总共可以有 4x32=128 笔分区纪录
GPT分区已经没有所谓的主、延伸、逻辑分区的概念，既然每笔纪录都可以独立存在，当然每个都可以视为是主分区！每一个分区都可以拿来格式化使用喔
MBR格式和GPT格式的容量
- MBR（主引导记录）
- 寻址方式：MBR使用 32位LBA寻址，这限制了它的寻址范围为 2^32个扇区
- 最大容量：由于每个扇区通常是512字节，MBR最大支持的磁盘容量为 2 TB（2^32 * 512字节）
- GPT（GUID分区表）
- 寻址方式：GPT使用 64位LBA寻址 ，这大大扩展了寻址范围
- 最大容量：GPT的最大寻址能力是 2^64个扇区，每个扇区通常也是512字节，因此最大支持的磁盘容量为8 ZiB（2^73字节）
挂载
目录树结构
目录树架构（directory tree）就是以根目录为主，然后向下呈现分支状的目录结构的一种文件架构
比如我们要访问 mydata 文件，就要通过 /home/dmtsai/mydata 这个路径
Linux内的所有数据都是以文件的形态来呈现的，它使用的也是目录树架构
但我们的文件数据都是放在磁盘分区中的，如何结合目录树的架构与磁盘内的数据，这个就是挂载的作用所在
文件系统与目录树的关系（挂载）
- 挂载：利用一个目录当成进入点，将磁盘分区的数据放置在该目录下；也就是说，进入该目录就可以读取该分区的意思
- 挂载点：那个进入点的目录我们称为“挂载点”
判断文件所在分区
假设有以上这个例子，分区1被挂载到 根目录 下，分区2被挂载到 home目录 下
要判断文件所在的分区，通过 反向追踪 即可，也就是说，从当前文件往上找进入点，谁先被找到，文件就在这个进入点所对应的分区下
结合我们给的例子，当我想要知道/home/vbird/test这个文件在哪个partition时，由 test-->vbird-->home-->/，我们先找到 home目录 这个进入点，所以这个文件在分区2中
BIOS与UEFI开机检测程序
主机系统在载入硬件驱动方面的程序，主要有早期的 BIOS 与新的 UEFI 两种机制
BIOS搭配MBR/GPT的开机流程
BIOS是一个写入到主板上的固件，开机时，计算机系统会第一个主动执行的程序
开机流程如下：
BIOS会识别第一个可开机的硬盘，然后从该硬盘的第一个扇区内读取MBR
MBR内有开机管理程序，该程序是在操作系统安装时提供的，所以它会认识硬盘内的 文件系统格式，然后就能读取 核心程序 了(一般是操作系统)
以上是BIOS搭配MBR的开机流程，搭配GPT也一样，因为GPT的LBA0是MBR相容区块，就像是一个MBR，需要注意的是 要确保MBR内的开机管理程序识别GPT格式，否则无法识别核心程序
多重开机
开机管理程序，这里就称为 boot loader吧，它的大致功能如下
我们可以看到第三点功能 转交其他loader，这意味着在真正加载核心文件(操作系统)前，我们可以选择不同的loader来加载，不同的loader若是对应不同的核心文件，这样就能实现多个操作系统啦
事实上，计算机系统可能具有两个或以上的 Boot loader，硬盘虽然只有一个MBR，但 boot loader除了可以安装在MBR中，还能安装在 每个分区的开机扇区
以上是对上图的总结(适用于多重开机)
- 每个分区都拥有自己的开机扇区（boot sector）
- 图中的系统盘为第一及第二分区，实际可开机的核心文件是放置到各分区内的
- loader只会认识自己的系统盘内的可开机核心文件，以及其他loader而已
- loader可直接指向或者是间接将管理权转交给另一个管理程序
这里有个注意的问题，就是操作系统安装的顺序
记住 Windows安装时会主动覆盖掉MBR以及自己所在分区的开机扇区，并且不提供选择菜单的功能，Linux则相反 就行了
UEFI BIOS 搭配 GPT 开机的流程
UEFI 简介
UEFI是想取代 BIOS 这个固件的，所以也叫作 UEFI BIOS(BIOS为16位，GPT提供64位的寻址，多少有点不适配了)
作为现代计算机的固件接口，UEFI（统一可扩展固件接口）替代传统的 BIOS。功能类似低阶操作系统，可管理硬件资源并载入驱动程序
UEFI 的优势
- 启动速度: 通常比 BIOS 快
- 操作系统前的管理: 用于硬件检测、开机管理、软件设置等
- 安全启动: 确保操作系统经过 UEFI 验证才能开机，提高系统安全性
UEFI 的限制
- 效率问题: 采用 polling(轮询) 管理硬件资源，效率略低，BIOS采用中断管理硬件资源
- 性能: 不提供完整的高速缓存功能，影响执行效率
GPT 分区表
- UEFI 支持 GPT（GUID 分区表），克服了 BIOS 的 1024 柱面限制
- 需要格式化一个 vfat 文件系统（512MB 到 1GB）以支持 UEFI 应用程序
开机流程
- 开机阶段: UEFI 进行硬件初始化和系统检查
- 安全启动: 验证操作系统的签名
- 操作系统加载: 将控制权交给操作系统，UEFI 通常停止工作
- UEFI 程序: 在特定环境下，UEFI 程序可继续运行，协助设备管理
参考书籍
《鸟哥的Linux私房菜 基础学习篇 第4版》 第2章
