Linux 磁盤與硬件管理
2024-07-21 02:36:08
供稿：網友
熟悉硬盤：
讓我們再來復習一下 硬盤 里面有什么東西值得我們來討論的！
· 物理組成：
就物理組成來說，硬盤是由多個硬盤盤所組成的，而每一個硬盤盤上面都有個磁頭( Head )在進行該硬盤盤上面的讀寫工作，而當磁頭固定不動，硬盤盤轉一圈所畫出來的圓就是所謂的磁道( Track )，全部硬盤盤上面同一個磁道組成了磁柱( Cylinder )，這個磁柱也是磁盤分割( partition )時，最小的單位了！另外，由圓心向半徑方向劃直線，而每個 Track 上面細分成一個一個的扇區( Sector )那就是最小的磁盤儲存物理量了，一個 Sector 通常為 512 Bytes 。這就是整個硬盤的構造啰，那么假如以硬盤的 filesystem 來做為檢視呢？你可以簡單的這樣想啦，一個 Partition 當中就具有一個 filesystem ( 檔案系統 ) 啰！那么一個 partition 當中能不能具有兩個 filesystem 呢？理論上應該是不行的！因為每個檔案系統都有其獨特的支持方式，例如 linux 的 ext3 就無法被 Windows 系統所讀取！而你將一個 partition 格式化的時候，總不能格式化為 ext3 也同時格式化為 fat32 吧？！那是不可能的啊！底下來談一談關于檔案系統的相關功能吧！
· Filesystem
在進行磁盤格式化或者是分割的時候，都會需要知道磁盤的一些基本的名詞定義，主要有：
o 主要開機扇區( Master Boot Recorder, MBR )：主要開機扇區可以說是一顆硬盤里面最重要的地方了，怎么說呢？因為他記錄了所有硬盤的分割信息，以及開機的時候可以進行開機治理程序的寫入等等，假如一顆硬盤的 MBR 死掉了，那么這顆硬盤幾乎就可以說是壽終正寢了～那么 MBR 有什么限制呢？他最大的限制來自于他的大小不夠大到儲存所有的信息，因此，他僅提供最多四個 partition 的記憶，這就是所謂的 PRimary (P)與 Extended (E)扇區最多相加只能有四個的原因了。所以說，假如你預計分割超過 4 個 partition 的話，那么勢必需要使用 3P + 1E ，并且將所有的剩余空間都撥給 Extended 才行( 記得呦！ Extended 最多只能有一個 )，否則只要 3P + E 之后還有剩下的空間，那么那些容量將成為廢物而浪費了?所以結論就是『假如您要分割硬盤時，并且已經預計規劃使用掉 MBR 所提供的 4 個 partition ( 3P + E 或 4P )那么磁盤的全部容量需要使用光，否則剩下的容量也不能再被使用』。不過，假如您僅是分割出 1P + 1E 的話，那么剩下的空間就還能再分割兩個 partition ！
o 區塊( Block )：檔案在磁盤當中會被儲存在一個固定的大小區塊中，那就是 Block ，而 Block 的大小通常為 2 的次方，其中，由于磁盤的扇區物理量通常為 0.5K ( 512 Bytes )，所以 Block 通常規劃為 0.5 K 的倍數，例如 EXT2 預設 Block 為 4K 即是一例！其中需要非凡留意的地方是，一個 Block 最多僅能容納一個檔案，所以當一個檔案不足 4K 時，例如大小僅為 1K ，那么剩下的 3 K 容量將會被浪費掉，這與 inode 也有一定的相關性！因此，在規劃您的磁盤時，需要留意到您主機的用途來進行規劃較佳！與此同時，若 Block 規劃的太小，則磁盤的 Block 數目會大增，而造成 inode 在指向 block 時候的一些搜尋時間的增加，又會造成大檔案讀寫方面的效率較差，這也與 inode 有一定程度的相關性呢！需要非凡留意的是：『當系統讀取了某一個檔案，則該檔案所在的區塊資料會被加載到內存當中，所以該磁盤區塊就會被放置在主存儲器的緩沖快取區中，若這些區塊的資料被改變時，剛開始資料僅有主存儲器的區塊資料會被改變，而且在緩沖區當中的區塊資料會被標記為” Dirty “，這個時候磁盤實體區塊尚未被修正！所以亦即表示，這些” Dirty “區塊的數據必需寫到磁盤當中，以維持磁盤實體區塊上的數據與主存儲器中的區塊資料的一致性。』這也是為什么當 Linux 系統不正常關機，或者是突發性的跳電時，總是會造成系統在磁盤檢驗上面大花時間的原因了！
o Superblock：當我們在進行磁盤分割( partition )時，每個磁盤分割槽( partition )就是一個檔案系統( filesystem )，而每個檔案系統開始的位置的那個 block 就稱為 superblock ，superblock的作用是儲存像是檔案系統的大小、空的和填滿的區塊，以及他各自的總數和其它諸如此類的信息等等，這也就是說，當您要使用這一個磁盤分割槽( 或者說是檔案系統 )來進行資料存取的時候，第一個要經過的就是 superblock 這個區塊了，所以啰， superblock 壞了，您的這個磁盤槽大概也就回天乏術了！
o Inode: 在 Linux 檔案與目錄治理 當中，我們提到了很多的 inode 概念，這里在加重補強一下說明：對于檔案系統而言一個inode是在inode tables 中的一個項目。Inode包含了所有檔案有關的信息例如名稱、大小、連接的數量、資料建立之日期，修改及存取的時間。它也包含了磁盤區塊的檔案指向(pointer)。pointer是用來記錄檔案被儲存在何處。對于 inode 的規劃方面，我們可以使用 mke2fs 來進行。
大致上硬盤就有這些東西，您還得了解每一個 filesystem 就是一個磁盤分割槽，免得到時候底下講的東西太混亂時，造成您的困擾，那就不好意思啦！
查看硬盤或目錄的容量
好了！那么在文字接口底下有什么方法可以查看目前的磁盤最大容許容量、已經使用掉的容量、目前所在目錄的已使用容量？還有還有，怎么知道目前目錄底下使用掉的硬盤容量呢？以及如何查詢目前的 inodes 數目？呵呵！底下我們就來談一談主要的兩個指令：
df 查看以掛載磁盤的總容量、使用容量與 inode 等等
du 查看檔案使用掉的容量有多少？
· df
語法：
[root @tsai /root ]# df -[ikm] 參數說明： -i: 使用 i-nodes 顯示結果 -k: 使用 KBytes 顯示結果 -m: 使用 MBytes 顯示結果 范例： [root @test /root ]# df -k <==以 KB 顯示磁盤空間 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
說明：
這是用來顯示目前磁盤空間的指令！需要注重的是，由于我們的檔案或者是外掛的磁盤都是加在『 / 』底下，所以當根目錄沒有空間的時后，嘿嘿！你的 Linux 系統大概就是掛了吧～（說個笑話！當初我們系上有個研究生在治理 Sun 的工作站，是別研究室的，他的硬盤明明有好幾 GB ，但是就是沒有辦法將幾 MB 的資料 copy 進去，他就去跟老板講說機器壞了！嘿！明明才來維護過幾天而已為何會壞了！結果老板將維護商叫來罵了 2 小時左右吧！后來，維護商發現原來硬盤的『總空間』還有很多，只是某個扇區填滿了，偏偏該研究生就是要將資料 copy 去那個扇區！呵呵！后來那個研究生就被命令『再也不許碰 Sun 主機』了～～）當然啰！你可以將你的資料放置在加掛的硬盤中，那么如何知道目前哪一個磁盤還有多少空間呢？！
這里要請大家再復習一下，我們的硬盤扇區規劃中， primary 扇區每一顆硬盤只答應 4 個，其它的就放置在 Extended 扇區中了！而，硬盤的代號與 IDE 的插槽是有關系的！假如忘記了，那就回去安裝 Linux 那一章復習一下吧！好了！假設我只有一棵硬盤，且放在 IDE 的 mater ，那么我的硬盤就是 /dev/hda 啰！而在這顆硬盤中的分割扇區就可以由 /dev/hda1 開始向上加！
OK，那么使用 df -k 之后，出現的上面的資料中，可以知道我的硬盤更分為 /dev/hda1, /dev/hda2, /dev/hda3, /dev/hda5 與 /dev/hda6 ，咦！ /dev/hda4 跑去哪里了！呵呵！其實 /dev/hda4 通常就是 Extended 扇區啦！而后面的 /dev/hda5, /dev/hda6 等扇區就是由 /dev/hda4 所切出來的！所以 /dev/hda5 + /dev/hda6 = /dev/hda4 ！當然，假如還有沒有顯示出來的，例如 Swap ，則 /dev/hda4 還有可能更大呦！
那么來解釋一下上面的資料吧！
· Filesystem：說的是扇區啦！另外，假如你有加掛軟盤的話，那么就會出現如上表中最后一行啰！
· 1k-blocks：說明底下的數字單位是 1KB 呦！假如你使用 df -m 則這一欄會出現 1M-blocks 啰！
· Used ：顧名思義，就是使用掉的硬盤空間啦！
· Available ：也就是剩下的磁盤空間大小；
· Use% ：就是磁盤的使用率啦！假如使用率高達 90% 以上時，最好需要注重一下了，免得容量不足造成系統問題（例如最輕易被灌爆的 /var/spool/mail 這個放置郵件的磁盤！）。
· Mounted on ：就是磁盤掛載的目錄所在啦！例如 /dev/hda5 是掛載在 /proxy1 底下，而 /var 是 /dev/hda2 這個扇區啰！
另外，需要注重的是，有的時后某些系統會出現 /proc 這個扇區，但是里面的東西都是 0 ，不要緊張！ /proc 的東西都是 Linux 系統所需要加載的系統資料，而且是掛載在『內存當中』的，有點像是以前 DOS 年代的虛擬硬盤啦！所以當然沒有占任何的硬盤空間啰！
· du
語法：
[root @test /root ]# du [-abckms] [目錄名稱] 參數說明： [目錄名稱] 可以省略，假如省略的話，表示要統計目前所在目錄的檔案容量 -a :全部的檔案與目錄都列出來！默認值是指列出目錄的值！ -b :列出的值以 bytes 輸出 -c :最后加總 total ！ -k :列出的值以 KB 輸出 -m :列出的值以 MB 輸出 -s :只列出最后加總的值！ 范例： [root
