磁盘管理

硬件简介

    由一张张圆盘碟在一起，圆心轴带动圆盘转动，机械臂接近盘面，利用电磁效应读取和写入数据；每一张圆盘正反两面均可读写数据，机械臂的读取点十分接近盘面，距离只有几个微米，所以磁盘一般是设计在真空中使用，拆开后>再合上磁盘，磁盘很大几率会坏掉；由于磁盘是利用自旋转和机械臂移动读取数据，所以在日常操作磁盘的时候尽量不要抖动磁盘

注意：机械臂是每张盘面的正反面都有一个机械臂

特性及组成

名词解释

磁道：圆盘上的区域被划分成一个个同心圆
扇区：一个角度延伸出去的扇形区域，每个扇区要存储自己的ID号、扇道号
柱面：不同盘面的相同圆环组成一个圆柱体,即相同编号的磁道
读取率：机械臂移动到磁盘上的任意位置进行速度读取，这个时间的长短决定了磁盘的读取效率

特性

• 外环扇道存储的数据多余内环，而且速度也快于内环
• 利用上述外环扇道应该存储读取频繁的数据文件，内环则存取读取不频繁的数据
• 同一柱面上的数据读取是最快的，所以分区一般是以柱面分区

磁盘出厂

低级格式化

    根据磁盘的旋转速度等特性划分好磁道、扇区

分区（用户自行分区）

    分区用于安装多个文件系统

MBR - Master Boot Record 512byte

    此数据存放在0磁道0扇区，不属于任何操作系统，必须有它才能启动操作系统
    446byte：存放BootLoader程序，用于加载内核的
    64byte:  每16个字节标识一个分区，所以MBR最多只能有4个分区，可以用一个分区存放指针，指向其他一个区域，叫做扩展分区
    2byte：  魔数，标识MBR是否可用

磁盘读取文件逻辑 即文件系统

    文件系统本身是一个软件，他存放在磁盘上，但是不是在分区上,管理分区上的文件

名词解释

磁盘块：为了便于管理，将磁盘上的扇区分为一个个磁盘块
磁盘块位图：每个磁盘快占一位位图，用此位图标识磁盘块是否被占用，写入数据时直接扫描块位图，快速找到磁盘快写入
inode号：每个文件或目录对应一个inode号，iNode号全局唯一，iNode号包含：文件或目录属组等、磁盘块位置、文件副属性等，但是不包括文件名和目录
索引：索引存放了所有的iNode号，通过在索引中搜索到iNode号并找到存放文件的块磁盘
索引图：磁盘现如今很大了，索引也会变得很大，当写入一个索引时要先从索引中去找空的位置很耗时的，所以做了一个和磁盘块位图类似的索引图，快速找到空的索引以写入

    磁盘内部逻辑划分如下：  

查找文件例子：
查找/var/log/message文件
1. 内核启动后，会自索引根目录，在索引表中，根据根目录的iNode号查找到对应的磁盘块
2. 在磁盘块中，大致存放着两列数据，iNode号序列与其对应的根目录下的路径名和文件名，此时查找到var路径及其对应iNode号
3. 回到索引根据var的iNode号查找到var对应的磁盘块
4. 在磁盘块中，与第2条类似，根据log路径名查找，与之对应的iNode号
5. 对应第3条根据iNode号查找到log的磁盘块，在磁盘块中根据文件名message查找到iNode号
6. 回到索引表，根据iNode号查找到message的磁盘块，这样就找到message文件了

创建文件例子：
创建/dev/message，基于/dev路径存在的前提下
1. 先扫描索引图，查找空索引，为其分配一个iNode号，占用此位
2. 扫描空的位图，拿到空的磁盘块，写入message的文件,并把占用的磁盘快号写入到iNode信息里面去
3. 在把iNode号和文件名写到dev对应的磁盘快

删除件例子：
删除/dev/message
1. 找到Message后，清楚掉索引图对应的这个iNode号的索引位置，置为可用
2. 并把iNode对应磁盘块的位图置为可用即可，没有去修改磁盘块上的位置