网站建设的方案实施包括,网络平面设计是干什么,专门做cg视频网站,wordpress 仪表板主题Linux——磁盘和文件系统 磁盘机械式磁盘固态硬盘 机械式磁盘结构磁盘#xff0c;磁道#xff0c;扇区柱面 文件系统的初始化划卷#xff08;划盘#xff09; 挂载C盘放了什么东西Boot Block#xff08;启动模块#xff09; 0号组放了什么东西Super Block#xff08;超级… Linux——磁盘和文件系统 磁盘机械式磁盘固态硬盘 机械式磁盘结构磁盘磁道扇区柱面 文件系统的初始化划卷划盘 挂载C盘放了什么东西Boot Block启动模块 0号组放了什么东西Super Block超级块Data Block数据块 inode索引结点inode bit map和block bit map 软硬连接硬链接软连接 我们之前一直学习计算机都是在一个人为给定的虚拟的层面上来了解的今天我们来了解一下一台计算机底层的组成我们先来了解存储数据的硬件——磁盘。
磁盘
我们一切计算机的基础的基础是要有一个东西可以来储存我们的数据这样我们才可以在每次运行时按照我们已经储存好的数据和规定来运行磁盘就是一个重要的储存设备。
磁盘Disk是一种用于存储和检索数据的存储设备。它是计算机系统中的主要外部存储介质之一被用于长期存储数据、操作系统和应用程序。
发展到如今我们的磁盘也有许多的种类
机械式磁盘 硬盘驱动器HDD HDD 是一种使用磁性存储技术的机械式磁盘其中包含旋转的磁性盘片和移动的磁头。数据存储在盘片上的磁性表面上而磁头则用于读写数据。 这种是最早出现的磁盘工作原理有点像“留声机”通过指针头在磁道上读取存储数据 这种磁盘最主要的优势就是它便宜量大很多企业都会用它。但是缺点就是比较容易损坏因为磁头的高速摇晃一旦损坏数据很难恢复。
固态硬盘 固态硬盘SSD SSD 是一种不使用机械部件的磁盘而是使用闪存存储技术。 它相对于HDD更加快速、耐用和轻便但是也更加昂贵一般用在笔记本轻量级的电脑上。
机械式磁盘结构
磁盘磁道扇区
我们拿上面的机械式磁盘的图为例
磁盘表面有一些磁性物质构成可以记录一些二进制的数据。我们的磁头会从磁盘上读取数据。
磁道我们上面看到磁盘好像是光滑的其实盘面上已经被划分出来无数个轨道了我们称这些轨道为磁道磁头就是从磁道读取数据的。 扇区磁道被等分划分出来的区域。
我们可以对扇区编号方便我们进行管理。
我们这里虽然只看到了一个盘面但是实际上一个机械式的磁盘是由很多个磁盘垒起来的也会有多个磁头 同时注意我们一个盘可能两个面都是可以读写的。
柱面
柱面所有盘面中相对位置相同的磁道所形成的柱面。
文件系统的初始化
好了现在我们有了磁盘了但是现在这样的物理结构不方便我们进行想象。假设我现在把每一个盘面剪开然后拼接在一起 然后我们可以抽象出来每扇盘面上的磁道和扇区 操作系统可以以扇区为单位读取但是这样效率很低其实我们我们可以一次读取多个扇区以多个扇区为单位我们称这样的这样的一个单位为文件块。
这样的话我们操作系统在读取文件的时候就会以文件块为单位进行读取。
划卷划盘
好的假设现在我有一个完整的磁盘大小为500GB 现在有一个问题500GB的磁盘如果操作系统一个人来管理操作系统会累死。所以为了不让操作系统累死我们可以将这500GB的磁盘进行区域划分 好了现在我们划分好了区域我们可以对这些区域起个名字比如我把红色的100GB的区域叫做C盘把蓝色的300GB的区域叫做E盘。相信到了这里大部分的同学应该都熟悉起来了这不就是我的电脑里我看见的C,D,E盘吗 比如我的电脑把总共的磁盘分了119GB给C盘剩下的给了D盘并不是我的电脑有两个磁盘。
挂载
好了现在我们划好盘了但问题是操作系统不知道咋用也不知道该从哪里开始用所以如果我们划的盘想要被操作系统看见就有了挂载的概念
在计算机领域中“挂载”是指将一个文件系统附加到文件系统目录树的特定位置的过程。挂载允许文件系统中的文件和目录可通过操作系统的文件系统层次结构进行访问。
具体来说挂载通常包括以下步骤
选择文件系统 首先确定要挂载的文件系统类型。常见的文件系统包括 ext4、NTFS、FAT32、XFS等。
选择挂载点 选择一个现有的目录作为挂载点。这个目录将成为新文件系统的根目录文件系统中的内容将在该目录下可见。 我们可以在Linux下用 mount /dev/sdb1 分区/mnt/mydrive 目录名 我们在Linux下可以用df -h查看我们的文件系统被挂载在哪个区上 这个其实和我们的U盘息息相关
windows下可以查看已挂载的卷和驱动器号 先执行diskpart 再执行list volume
C盘放了什么东西
好了我们现在划好盘了现在我们把视角转到那100GB的C盘中现在操作系统该如何管理这100GB的磁盘区域呢很简单我又开始划分区域划成一组一组的 我们可以看一个更清晰的图
Boot Block启动模块
诶这就是我们划分的组了我们来看看**Boot Block启动模块**有什么作用 “Boot block”引导块通常指的是存储设备上的一个特殊区域包含用于引导计算机操作系统的关键信息。这个区域在启动时会被加载到计算机的内存中以启动操作系统的引导过程。 具体来说引导块通常包括以下内容 引导加载程序Boot Loader 引导块中的引导加载程序是一个小型的程序位于存储设备的引导块区域。这个程序负责加载操作系统的内核到计算机的内存中并启动操作系统的执行。常见的引导加载程序包括 GRUBGRand Unified Bootloader和 LILOLInux LOader等。 分区表信息 引导块通常包含分区表信息描述了存储设备上的分区结构其中包括分区的起始位置、大小等信息。这些信息对引导加载程序来说很重要因为它需要知道从哪个分区加载操作系统。 引导标志和签名 引导块中可能包含引导标志和数字签名等信息以确保引导加载程序的完整性和可信度。 其他引导参数 引导块可能还包含一些其他的引导参数这些参数可能被操作系统内核用于初始化系统环境。 引导块的位置和结构可能因不同的存储设备而异。在传统的硬盘驱动器HDD中引导块通常位于存储设备的第一个扇区这也被称为主引导记录Master Boot RecordMBR。在使用UEFIUnified Extensible Firmware Interface的系统中引导块通常位于特定的EFI系统分区。 这是它的功能最重要的一点是这个Boot Block会激活你的操作系统如果这个区域坏了那么电脑可能就报废了。
0号组放了什么东西
0号组也放了很多东西我们也一起来看看 我们这里先来看看Super Block超级块和 Data Block
Super Block超级块 superblock超级块是文件系统中一个重要的元数据结构它包含了关于整个文件系统的关键信息。superblock 存储了文件系统的参数、状态和结构使操作系统能够有效地管理文件系统上的文件和目录。 以下是关于 superblock 的一些基本概念 文件系统参数 superblock 包含了文件系统的基本参数例如文件系统的类型、块大小、inode索引节点的大小等。这些参数对文件系统的整体结构和功能有着重要的影响。 文件系统状态 superblock 记录了文件系统的状态如是否已经被挂载mounted、是否存在错误等。这有助于操作系统在文件系统挂载时进行正确的初始化和检查。 inode 信息 superblock 包含有关 inode 的信息包括总共有多少个 inode、已经使用了多少个 inode以及哪些 inode 已经被分配给了文件或目录。 数据块信息 superblock 存储了文件系统上数据块的总数、已经使用了多少个数据块以及哪些数据块已经被分配给了文件。 文件系统的布局 superblock 描述了文件系统的整体布局包括存储空间的分布、块组block group的数量等。块组是文件系统的逻辑划分单元每个块组包含一组 inode 和数据块。 文件系统的挂载点 superblock 中包含了文件系统被挂载的位置信息即文件系统在操作系统的目录树中的位置。 创建和修改时间 superblock 记录了文件系统的创建时间和最后一次修改时间这些信息有助于追踪文件系统的历史和维护。 文件系统检查和修复 superblock 中可能包含用于文件系统检查和修复的标志和信息。这对于在文件系统异常情况下进行一致性检查和修复非常重要。 Data Block数据块 datablocks数据块是文件系统中用于存储文件和目录实际数据的基本单位。当文件系统需要存储文件的内容时它将文件数据划分为块然后将这些块存储在磁盘上的数据块中。这些数据块通常是文件系统管理的最小的可分配单元。 以下是关于 datablocks 的一些基本概念 数据块大小 文件系统通常将文件数据划分为固定大小的数据块。这个大小是文件系统的一个基本参数通常在文件系统的超级块superblock中指定。典型的数据块大小可能是 4KB、8KB 或 16KB具体取决于文件系统的设计。 块地址 文件系统使用块地址来引用数据块。这些块地址存储在文件的 inode 中。对于小文件块地址可能直接存储在 inode 中对于大文件块地址可能存储在一级、二级或三级块指针中以支持更大的文件大小。 文件系统布局 数据块的分配和管理通常是按照块组block group的形式进行的。块组是文件系统的逻辑单元每个块组包含一组 inode、数据块和其他元数据。块组的使用有助于提高文件系统的性能和管理。 数据块分配 当文件系统需要存储新的文件数据时它会在数据块中找到未被使用的块将文件数据写入这些块。文件系统会更新相关的数据结构如 inode 和 datablocks bitmap以跟踪数据块的使用情况。 文件系统性能 数据块的大小和分配策略对文件系统的性能产生影响。较小的数据块可能导致更多的碎片但可能更适用于小文件较大的数据块可能减少碎片但可能会浪费存储空间特别是对于小文件而言。 总的来说数据块是文件系统中用于存储文件实际内容的基本单位文件系统的设计和性能特征与数据块的大小、分配方式以及块组的组织方式密切相关。 这是我们的超级块和数据块现在我们来看一个很重要的概念索引结点。
inode索引结点
索引结点是啥呢如果我们用的Linux操作系统我们可以看到这个结点 前面这串数字就是索引结点那么索引结点到底是啥呢 其实我们平时找文件都用的是文件名去找但是对于操作系统来说人类的语言过于麻烦所以就把除文件名之外的属性打包在一起写成一个专门的结构这就叫索引结点 一个索引结点对应一个文件名所以表面上我们使用文件名寻找文件但实际上操作系统通过索引结点来寻找文件。
inode bit map和block bit map
我们知道索引结点再小不可能有无限个都是要占用空间和文件块的而inode bit map和block bit map就是来标记哪些索引结点和板块被用了用位图1表示用了0表示没用。
软硬连接
好了我们现在来谈软硬连接的问题我们首先给出定义 硬链接 文件系统中的链接关系 硬链接是指多个文件共享相同的 inode 号它们指向文件系统中相同的数据块。因此硬链接的文件实际上是文件系统中相同的实体无论哪一个发生变化其他都会受到影响。 ** inode 号码** 硬链接会在文件系统中创建一个额外的目录项这个目录项具有相同的 inode 号。多个文件名指向相同的 inode因此它们共享相同的数据和元数据。 删除行为 当删除一个硬链接时实际的数据块只有在最后一个链接被删除后才会被释放因为每个链接都只是 inode 号的一个引用。 跨文件系统限制 硬链接不能跨越不同的文件系统。 软链接 文件系统中的链接关系 软链接是一个独立的文件它包含了指向目标文件的路径或者文件名。软链接并不直接引用目标文件的 inode 号而是通过路径进行引用。 ** inode 号码** 软链接和目标文件有不同的 inode 号它们在文件系统中是两个独立的实体。 删除行为 如果删除了软链接所指向的目标文件软链接仍然存在但它成为一个“死链接”或者“孤立链接”。相反如果删除软链接本身不会影响目标文件。 跨文件系统 软链接可以跨越不同的文件系统。 我们可以来演示一下
硬链接
首先我们可以来演示硬链接我们首先编一段代码 形成mybin文件 现在我们可以给这个文件创建硬链接Linux下用ln指令 我们看一下这个硬链接和mybin的索引结点号 我们发现是一样的说白了硬链接就是另外一个文件和源文件共享索引结点。 而且运行结果也是一样的。
软连接
我们可以用ln -s创建软连接 我们看看这个软连接的索引结点号 我们发现和源文件的索引结点号不一样其实软连接就是新创建了一个文件存放指向源文件的路径不共用索引结点
执行它也可以得到我们的目标结果 这个软连接其实和Windows下的快捷方式是一样的。 网络上经常有段子说当妈妈的为了不让儿子玩游戏把桌面上的游戏卸载了。其实这样只是删除了软连接快捷方式程序本身并没有什么影响。
