理解Linux磁盘理论,可以帮助我们更好地进行磁盘配置、优化和故障排查
本文将深入探讨Linux磁盘理论,涵盖磁盘类型、文件系统结构、磁盘阵列技术、磁盘命名方式以及磁盘管理命令等多个方面
一、磁盘类型及结构 磁盘是计算机存储数据的关键设备,按工作原理主要分为机械硬盘(HDD)和固态硬盘(SSD)
机械硬盘(HDD) 机械硬盘主要由盘片、主轴、读/写磁头、磁头臂和控制电路组成
盘片上布满磁性颗粒,保存写入的数据;主轴带动盘片转动,使数据所在磁道转到磁头下方;读/写磁头负责数据的读写操作;磁头臂带动磁头移动,定位到指定位置;控制电路则控制硬盘的速度、磁头臂的移动等
机械硬盘的存储结构包括磁道、扇区和柱面
磁道是盘片围绕主轴的同心环,编号由外至内从0累加
扇区是磁道上被分成的更小单位,也是磁盘中保存数据的最小存储单元,一般大小为512字节,也有更大的扇区如4KB
柱面则是由同一个磁盘中所有盘片相同位置编号的磁道形成的一个圆柱
固态硬盘(SSD) 固态硬盘使用Flash技术存储信息,内部没有机械结构,因此耗电量更小、散热少、噪音低
SSD的存储单元分为SLC(单层式存储单元)、MLC(多层式存储单元)和TLC(三层式存储单元)
SLC每个存储单元只存1bit数据(0或1),MLC每个存储单元可存2bit数据(00、01、10、11),TLC每个存储单元可存3bit数据(000、001、010、011、100、101、110、111)
SSD的磨损对其可靠性影响最大,即存储单元能被擦写的次数有限
企业级的SLC、MLC和TLC在抗磨损方面有明显区别
SSD没有高速旋转部件,性能高、功耗低,支持多通道并发,一次响应多个IO请求,典型响应时间低于0.1ms
二、Linux文件系统结构 在Linux系统中,一切皆文件的概念使得所有的资源,包括普通文件、目录以及设备文件等,都以文件的形式存在
这种统一的文件系统管理方式赋予了Linux系统高度的灵活性和可扩展性
Linux文件系统中,每个文件都有一个相关联的目录项(dentry)、索引节点(inode)和数据块(block)
目录项是内核维护的内存数据结构,用于记录文件的名称、索引节点指针以及与其他目录项的关联关系
索引节点包含了文件的元数据信息,如inode编号、文件大小、访问权限
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