Linux 磁盘与硬件管理
2024-07-21 02:36:08
供稿：网友
熟悉硬盘：
让我们再来复习一下 硬盘 里面有什么东西值得我们来讨论的！
· 物理组成：
就物理组成来说，硬盘是由多个硬盘盘所组成的，而每一个硬盘盘上面都有个磁头( Head )在进行该硬盘盘上面的读写工作，而当磁头固定不动，硬盘盘转一圈所画出来的圆就是所谓的磁道( Track )，全部硬盘盘上面同一个磁道组成了磁柱( Cylinder )，这个磁柱也是磁盘分割( partition )时，最小的单位了！另外，由圆心向半径方向划直线，而每个 Track 上面细分成一个一个的扇区( Sector )那就是最小的磁盘储存物理量了，一个 Sector 通常为 512 Bytes 。这就是整个硬盘的构造啰，那么假如以硬盘的 filesystem 来做为检视呢？你可以简单的这样想啦，一个 Partition 当中就具有一个 filesystem ( 档案系统 ) 啰！那么一个 partition 当中能不能具有两个 filesystem 呢？理论上应该是不行的！因为每个档案系统都有其独特的支持方式，例如 linux 的 ext3 就无法被 Windows 系统所读取！而你将一个 partition 格式化的时候，总不能格式化为 ext3 也同时格式化为 fat32 吧？！那是不可能的啊！底下来谈一谈关于档案系统的相关功能吧！
· Filesystem
在进行磁盘格式化或者是分割的时候，都会需要知道磁盘的一些基本的名词定义，主要有：
o 主要开机扇区( Master Boot Recorder, MBR )：主要开机扇区可以说是一颗硬盘里面最重要的地方了，怎么说呢？因为他记录了所有硬盘的分割信息，以及开机的时候可以进行开机治理程序的写入等等，假如一颗硬盘的 MBR 死掉了，那么这颗硬盘几乎就可以说是寿终正寝了～那么 MBR 有什么限制呢？他最大的限制来自于他的大小不够大到储存所有的信息，因此，他仅提供最多四个 partition 的记忆，这就是所谓的 PRimary (P)与 Extended (E)扇区最多相加只能有四个的原因了。所以说，假如你预计分割超过 4 个 partition 的话，那么势必需要使用 3P + 1E ，并且将所有的剩余空间都拨给 Extended 才行( 记得呦！ Extended 最多只能有一个 )，否则只要 3P + E 之后还有剩下的空间，那么那些容量将成为废物而浪费了?所以结论就是『假如您要分割硬盘时，并且已经预计规划使用掉 MBR 所提供的 4 个 partition ( 3P + E 或 4P )那么磁盘的全部容量需要使用光，否则剩下的容量也不能再被使用』。不过，假如您仅是分割出 1P + 1E 的话，那么剩下的空间就还能再分割两个 partition ！
o 区块( Block )：档案在磁盘当中会被储存在一个固定的大小区块中，那就是 Block ，而 Block 的大小通常为 2 的次方，其中，由于磁盘的扇区物理量通常为 0.5K ( 512 Bytes )，所以 Block 通常规划为 0.5 K 的倍数，例如 EXT2 预设 Block 为 4K 即是一例！其中需要非凡留意的地方是，一个 Block 最多仅能容纳一个档案，所以当一个档案不足 4K 时，例如大小仅为 1K ，那么剩下的 3 K 容量将会被浪费掉，这与 inode 也有一定的相关性！因此，在规划您的磁盘时，需要留意到您主机的用途来进行规划较佳！与此同时，若 Block 规划的太小，则磁盘的 Block 数目会大增，而造成 inode 在指向 block 时候的一些搜寻时间的增加，又会造成大档案读写方面的效率较差，这也与 inode 有一定程度的相关性呢！需要非凡留意的是：『当系统读取了某一个档案，则该档案所在的区块资料会被加载到内存当中，所以该磁盘区块就会被放置在主存储器的缓冲快取区中，若这些区块的资料被改变时，刚开始资料仅有主存储器的区块资料会被改变，而且在缓冲区当中的区块资料会被标记为” Dirty “，这个时候磁盘实体区块尚未被修正！所以亦即表示，这些” Dirty “区块的数据必需写到磁盘当中，以维持磁盘实体区块上的数据与主存储器中的区块资料的一致性。』这也是为什么当 Linux 系统不正常关机，或者是突发性的跳电时，总是会造成系统在磁盘检验上面大花时间的原因了！
o Superblock：当我们在进行磁盘分割( partition )时，每个磁盘分割槽( partition )就是一个档案系统( filesystem )，而每个档案系统开始的位置的那个 block 就称为 superblock ，superblock的作用是储存像是档案系统的大小、空的和填满的区块，以及他各自的总数和其它诸如此类的信息等等，这也就是说，当您要使用这一个磁盘分割槽( 或者说是档案系统 )来进行资料存取的时候，第一个要经过的就是 superblock 这个区块了，所以啰， superblock 坏了，您的这个磁盘槽大概也就回天乏术了！
o Inode: 在 Linux 档案与目录治理 当中，我们提到了很多的 inode 概念，这里在加重补强一下说明：对于档案系统而言一个inode是在inode tables 中的一个项目。Inode包含了所有档案有关的信息例如名称、大小、连接的数量、资料建立之日期，修改及存取的时间。它也包含了磁盘区块的档案指向(pointer)。pointer是用来记录档案被储存在何处。对于 inode 的规划方面，我们可以使用 mke2fs 来进行。
大致上硬盘就有这些东西，您还得了解每一个 filesystem 就是一个磁盘分割槽，免得到时候底下讲的东西太混乱时，造成您的困扰，那就不好意思啦！
查看硬盘或目录的容量
好了！那么在文字接口底下有什么方法可以查看目前的磁盘最大容许容量、已经使用掉的容量、目前所在目录的已使用容量？还有还有，怎么知道目前目录底下使用掉的硬盘容量呢？以及如何查询目前的 inodes 数目？呵呵！底下我们就来谈一谈主要的两个指令：
df 查看以挂载磁盘的总容量、使用容量与 inode 等等
du 查看档案使用掉的容量有多少？
· df
语法：
[root @tsai /root ]# df -[ikm] 参数说明： -i: 使用 i-nodes 显示结果 -k: 使用 KBytes 显示结果 -m: 使用 MBytes 显示结果 范例： [root @test /root ]# df -k <==以 KB 显示磁盘空间 Filesystem 1k-blocks Used Available Use% Mounted on /dev/hda1 2118832 904600 1106600 45% / /dev/hda3 497861 37525 434632 8% /disk1 none 31220 0 31220 0% /dev/shm /dev/hda5 101089 4127 91743 5% /proxy1 /dev/hda6 101089 4127 91743 5% /proxy2 /dev/hda2 1004052 38360 914688 5% /var /dev/fd0 1423 1405 19 99% /mnt/floppy
说明：
这是用来显示目前磁盘空间的指令！需要注重的是，由于我们的档案或者是外挂的磁盘都是加在『 / 』底下，所以当根目录没有空间的时后，嘿嘿！你的 Linux 系统大概就是挂了吧～（说个笑话！当初我们系上有个研究生在治理 Sun 的工作站，是别研究室的，他的硬盘明明有好几 GB ，但是就是没有办法将几 MB 的资料 copy 进去，他就去跟老板讲说机器坏了！嘿！明明才来维护过几天而已为何会坏了！结果老板将维护商叫来骂了 2 小时左右吧！后来，维护商发现原来硬盘的『总空间』还有很多，只是某个扇区填满了，偏偏该研究生就是要将资料 copy 去那个扇区！呵呵！后来那个研究生就被命令『再也不许碰 Sun 主机』了～～）当然啰！你可以将你的资料放置在加挂的硬盘中，那么如何知道目前哪一个磁盘还有多少空间呢？！
这里要请大家再复习一下，我们的硬盘扇区规划中， primary 扇区每一颗硬盘只答应 4 个，其它的就放置在 Extended 扇区中了！而，硬盘的代号与 IDE 的插槽是有关系的！假如忘记了，那就回去安装 Linux 那一章复习一下吧！好了！假设我只有一棵硬盘，且放在 IDE 的 mater ，那么我的硬盘就是 /dev/hda 啰！而在这颗硬盘中的分割扇区就可以由 /dev/hda1 开始向上加！
OK，那么使用 df -k 之后，出现的上面的资料中，可以知道我的硬盘更分为 /dev/hda1, /dev/hda2, /dev/hda3, /dev/hda5 与 /dev/hda6 ，咦！ /dev/hda4 跑去哪里了！呵呵！其实 /dev/hda4 通常就是 Extended 扇区啦！而后面的 /dev/hda5, /dev/hda6 等扇区就是由 /dev/hda4 所切出来的！所以 /dev/hda5 + /dev/hda6 = /dev/hda4 ！当然，假如还有没有显示出来的，例如 Swap ，则 /dev/hda4 还有可能更大呦！
那么来解释一下上面的资料吧！
· Filesystem：说的是扇区啦！另外，假如你有加挂软盘的话，那么就会出现如上表中最后一行啰！
· 1k-blocks：说明底下的数字单位是 1KB 呦！假如你使用 df -m 则这一栏会出现 1M-blocks 啰！
· Used ：顾名思义，就是使用掉的硬盘空间啦！
· Available ：也就是剩下的磁盘空间大小；
· Use% ：就是磁盘的使用率啦！假如使用率高达 90% 以上时，最好需要注重一下了，免得容量不足造成系统问题（例如最轻易被灌爆的 /var/spool/mail 这个放置邮件的磁盘！）。
· Mounted on ：就是磁盘挂载的目录所在啦！例如 /dev/hda5 是挂载在 /proxy1 底下，而 /var 是 /dev/hda2 这个扇区啰！
另外，需要注重的是，有的时后某些系统会出现 /proc 这个扇区，但是里面的东西都是 0 ，不要紧张！ /proc 的东西都是 Linux 系统所需要加载的系统资料，而且是挂载在『内存当中』的，有点像是以前 DOS 年代的虚拟硬盘啦！所以当然没有占任何的硬盘空间啰！
· du
语法：
[root @test /root ]# du [-abckms] [目录名称] 参数说明： [目录名称] 可以省略，假如省略的话，表示要统计目前所在目录的档案容量 -a :全部的档案与目录都列出来！默认值是指列出目录的值！ -b :列出的值以 bytes 输出 -c :最后加总 total ！ -k :列出的值以 KB 输出 -m :列出的值以 MB 输出 -s :只列出最后加总的值！ 范例： [root
