一：硬盘存储

1、存储类型

根据存储的特性不同，可以将存储分为内存和外存两类。

• 内存：又叫做主存储器，计算机中所有程序的运行都是在内存中进行。

• 外存：又叫做辅助存储器，因为内存容量小且断电会丢失所有数据。所以磁盘来实现数据的持久化存储。例如：硬盘，U盘，软盘，光盘

2、硬盘和磁盘：

磁盘是一个广泛的概念，是一个总的称呼，用来描述多种不同类型的存储介质，包括硬盘、软盘、光盘、闪存盘等等。

所以硬盘也可以被称为磁盘，因为硬盘也是一种磁性存储介质。

3、硬盘类型

根据存储原理的不同，可以将硬盘分为机械硬盘和固态硬盘两类。

• 机械硬盘：HDD（Hard Disk Drive）， 由物理盘片、磁头、控制电机、转轴等几部分组成。

• 固态硬盘：SSD（Solid State Drive） ，用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘。

4、接口类型

从整体的角度上，硬盘接口分为IDE、SCSI、STAT、USB、M.2等类型。

• IDE：133MB/s，并行接口，早期家用电脑接口（淘汰了）
• SCSI：640MB/s，并行接口，早期服务器用的接口
• SATA：6Gbps，SATA数据端口与电源端口是分开的，即需要两条线，一条数据线，一条电源线， 一般的家用电脑的接口
• SAS：6Gbps，SAS是一整条线，数据端口与电源端口是一体化的，SAS中是包含供电线的，而SATA中不包含供电线。SATA标准其实是SAS标准的一个子集，二者可兼容，SATA硬盘可以插入SAS主板上，反之不行。
• USB：Universal Serial Bus，中文叫通用串行总线，480MB/s
• M.2：M.2接口，是Intel推出的一种替代MSATA新的接口规范(M.2就是从笔记本诞生的)。可以兼容多种通信协议，如sata、PCIe、USB等。如果 M.2 插槽如果不支持特定的协议，相应的固态硬盘将无法识别和使用。
  

5、硬盘尺寸

服务器使用的硬盘尺寸只要有两种，LFF和SFF。

• LFF：3.5寸硬盘

• SFF：2.5寸硬盘

6、数据的存储方式

机械硬盘存储数据的时候，是将数据存储在其内部的盘面上。盘面类似于DVD光盘，每个盘面划分成了一圈一圈的磁道，最外圈是0磁盘。然后每个磁盘有划分为了N多个小块，这个小块叫做扇区。扇区大小固定，是512byte。

0磁道0扇区：指的就是最外面那个磁盘的第一个扇区，大小是512字节。

7、硬盘空间的使用

在服务器上加入一块新的硬盘后，需要经过分区、格式化和挂载才能正常使用硬盘的空间。

• 硬盘分区：将一个物理硬盘在逻辑上分为多个硬盘，每一个逻辑硬盘就叫做一个分区。
• 创建文件系统：硬盘或分区格式化的过程就是创建文件系统的过程。
• 挂载新文件系统：将额外文件系统与根文件系统某现存的目录建立起关联关系，进而使得此目录做为其它文件访问入口的行为

8、硬盘的分区说明

将硬盘进行分区具备以下优点：

• 便于数据管理，可以将操作系统、应用程序、用户数据等分别存储在不同的分区
• 可以安装多个操作系统和使用不同的文件系统，将不同的操作系统安装在不同的分区中，这样可以避免不同操作系统之间的冲突。
• 可以优化磁盘的性能，将操作系统、应用程序等放置在不同的分区中，可以避免数据碎片，提升硬盘读写速度。

对硬盘进行分区的时候有两种分区方式（MBR分区和GPT）分区，不同的分区方式具有不同的特点。

MBR分区：

Master Boot Record（主引导记录），1982年开发而来，使用32位表示扇区数，分区的大小不能超过2T，最多只能有四个主分区，如果需要使用更多的分区，可以将一个分区格式化为逻辑分区，再基于逻辑分区创建多个扩展分区。

硬盘使用MBR的分区类型方式后，会将整个硬盘的分区信息放在0磁道0扇区这个512字节大小的空间中，前446字节存放boot loader，中间64字节存放分区表信息。每16字节用来标识一个分区信息。最后2字节作为标志位。

MBR的三种分区类型

• 主分区：primary。可以存放数据也可以装系统
• 扩展分区：extended。不能直接存数据，需要在里面划分逻辑分区才能存放数据（相当于一个容器）
• 逻辑分区：logical。作用和主分区一样

GPT分区：

GUID（Globals Unique Identifiers） partition table，最多支持128个分区，其中没有扩展分区的概念。每个分区都可以是主分区.每个分区的最大空间理论上可以达到9.4ZB。

BIOS和UEFI：

作用：BIOS和UEFI都是负责计算机硬件初始化、开机自检和引导操作系统。

• BIOS：是只读内存（ROM）中的一段程序，这段程序叫做"基本输入输出系統"（BasicInput/Output System），简称为BIOS，计算机通电后，第一件事就是读取ROM芯片中的程序。
• EFI：（Extensible Firmware Interface）可扩展固件接口，最初由Intel开发，是Intel的专有技术。是BIOS的升级版。
• UEFI：（Unified Extensible Firmware Interface）统一的可扩展固件接口，是基于EFI标准的一个具体实现，并由多个公司共同推动和支持，现在UEFI是一个开放的标准，UEFI不再是intel的专有技术。

BIOS和UEFI的区别

• BIOS只能引导传统的MBR分区，UEFI支持MBR、GPT等分区。
• UEFI提供了Secure Boot（安全启动）功能，在启动过程中只加载由受信任的制造商签名的软件和驱动程序。
• UEFI支持的硬件设备和接口更多，例如USB 3.0、NVMe、网络堆栈等
• UFEI提供了图形界面，可以用鼠标操作，BIOS只能用键盘操作。

windows：只能安装 BIOS + MBR 或是 UEFI + GPT组合。

linux：可以实现 BIOS + GPT + GRUB 组合

Linux中的设备文件：

在linux中，一切及皆文件，包括硬件设备。硬件设备会被映射为/dev下面的一个文件设备文件。

设备文件根据存储单位的不同分为两种：

• 块设备文件：存储单位是block，例如硬盘。
• 字符设备文件：存储单位是char，例如键盘。

设备文件的命令规则：

# SAS,SATA,SCSI,IDE,USB： /dev/sdX

# nvme协议： /dev/nvme0n#

# 虚拟磁盘： /dev/vd 或/dev/xvd

查看块设备文件：lsblk

tom@ubuntu1604:~$ lsblk -f
NAME   FSTYPE  LABEL                           UUID                                 MOUNTPOINT
sda                                                                                 
├─sda1 ext4                                    8a39188a-59cd-4899-b4c1-22aec246c18f /
├─sda2                                                                              
└─sda5 swap                                    4442a597-37c1-4639-bc25-881505c12d98 [SWAP]
sdb                                                                                 
├─sdb1 ntfs    老毛桃U盘                       1C98D9A698D97EA8                     
└─sdb2 vfat    EFI                             0BE8-0ECB                            
sr0    iso9660 Ubuntu-Server 16.04.6 LTS amd64 2019-02-27-00-06-32-00  

二：文件系统

1、文件系统的概念

文件系统就是在操作系统中负责管理和存储文件信息的软件结构称为文件管理