磁盘

第1章 知识扩展：

1.1 如何同时创建多个用户并设置规定的密码

如何批量创建stu01到stu10，10个用户然后修改密码123456

【第一个里程碑】：创建一个用户并修改密码

[[email protected] ~]# useradd stu01
[[email protected] ~]# echo 123456 |passwd --stdin stu01
Changing password for user stu01.
passwd: all authentication tokens updated successfully.
[[email protected] ~]# useradd stu01 ;echo 123456 |passwd --sdtin stu01
useradd: user ‘stu01‘ already exists
passwd: bad argument --sdtin: unknown option

【第二个里程碑】：我们的目标

useradd stu01 ;echo 123456 |passwd --stdin stu01
useradd stu02 ;echo 123456 |passwd --stdin stu02
useradd stu03 ;echo 123456 |passwd --stdin stu03
useradd stu04 ;echo 123456 |passwd --stdin stu04
useradd stu05 ;echo 123456 |passwd --stdin stu05
useradd stu06 ;echo 123456 |passwd --stdin stu06
useradd stu07 ;echo 123456 |passwd --stdin stu07
useradd stu08 ;echo 123456 |passwd --stdin stu08
useradd stu09 ;echo 123456 |passwd --stdin stu09
useradd stu10 ;echo 123456 |passwd --stdin stu10

useradd stu01

useradd stu02

useradd stu03

useradd stu04

useradd stu05

useradd stu06

useradd stu07

useradd stu08

useradd stu09

useradd stu10

【第三个里程碑】：用户命令怎么获取

[[email protected] ~]# echo stu{01..10}

stu01 stu02 stu03 stu04 stu05 stu06 stu07 stu08stu09 stu10

[[email protected] ~]# echo stu{01..100}

stu001 stu002 stu003 stu004 stu005 stu006 stu007stu008 stu009 stu010 stu011 stu012 stu013 stu014 stu015 stu016 stu017 stu018stu019 stu020 stu021 stu022 stu023 stu024 stu025 stu026 stu027 stu028 stu029stu030 stu031 stu032 stu033 stu034 stu035 stu036 stu037 stu038 stu039 stu040stu041 stu042 stu043 stu044 stu045 stu046 stu047 stu048 stu049 stu050 stu051stu052 stu053 stu054 stu055 stu056 stu057 stu058 stu059 stu060 stu061 stu062stu063 stu064 stu065 stu066 stu067 stu068 stu069 stu070 stu071 stu072 stu073stu074 stu075 stu076 stu077 stu078 stu079 stu080 stu081 stu082 stu083 stu084stu085 stu086 stu087 stu088 stu089 stu090 stu091 stu092 stu093 stu094 stu095stu096 stu097 stu098 stu099 stu100

[[email protected] ~]# echo stu{01..10} |xargs -n1
stu01
stu02
stu03
stu04
stu05
stu06
stu07
stu08
stu09
stu10

【第四个里程碑】：变为useradd 用户名 的样子

准备知识：在sed里面 & 表示上一个得出的结果 sed ‘s#[0-9]#<&>#g

[[email protected] ~]# echo 123456 |sed‘s#.#<&>#g‘
<1><2><3><4><5><6>
[[email protected] ~]# echo 123456 |sed‘s#[0-9]#<&>#g‘
<1><2><3><4><5><6>

变为useradd 用户名

[[email protected] ~]# echo stu{01..10} |xargs -n1|sed ‘s#.*#useradd &#g‘

useradd stu01

useradd stu02

useradd stu03

useradd stu04

useradd stu05

useradd stu06

useradd stu07

useradd stu08

useradd stu09

useradd stu10

【第五个里程碑】 设置密码的样子

[[email protected] ~]# echo stu{01..10} |xargs -n1|sed ‘s#.*#useradd & ;echo123456 |passwd --stdin &#g‘
useradd stu01 ;echo123456 |passwd --stdin stu01
useradd stu02 ;echo123456 |passwd --stdin stu02
useradd stu03 ;echo123456 |passwd --stdin stu03
useradd stu04 ;echo123456 |passwd --stdin stu04
useradd stu05 ;echo123456 |passwd --stdin stu05
useradd stu06 ;echo123456 |passwd --stdin stu06
useradd stu07 ;echo123456 |passwd --stdin stu07
useradd stu08 ;echo123456 |passwd --stdin stu08
useradd stu09 ;echo123456 |passwd --stdin stu09
useradd stu10 ;echo123456 |passwd --stdin stu10

【第六个里程碑】：bash执行

[[email protected] ~]# echo stu{01..10} |xargs -n1|sed ‘s#.*#useradd & ;echo123456 |passwd --stdin &#g‘ |bash

[[email protected] ~]# su- stu01
[[email protected] ~]$ su- stu02
Password:
[[email protected] ~]$

1.2 多种方法：

一、方法二：tr “ ” “\n”

[[email protected] ~]# echo stu{01..10} |tr "" "\n" |sed ‘s#.*#useradd & ; echo "123456"|passwd --stdin &#g‘
useradd stu01 ; echo "123456" |passwd --stdinstu01
useradd stu02 ; echo "123456" |passwd --stdinstu02
useradd stu03 ; echo "123456" |passwd --stdinstu03
useradd stu04 ; echo "123456" |passwd --stdinstu04
useradd stu05 ; echo "123456" |passwd --stdinstu05
useradd stu06 ; echo "123456" |passwd --stdinstu06
useradd stu07 ; echo "123456" |passwd --stdinstu07
useradd stu08 ; echo "123456" |passwd --stdinstu08
useradd stu09 ; echo "123456" |passwd --stdinstu09
useradd stu10 ; echo "123456" |passwd --stdinstu10

二、方法三：seq -w10

[[email protected] ~]# seq -w 10 |sed‘s#.*#useradd stu& ;echo "123456" |passwd --stdin stu&#g‘
useradd stu01 ;echo "123456" |passwd --stdinstu01
useradd stu02 ;echo "123456" |passwd --stdinstu02
useradd stu03 ;echo "123456" |passwd --stdinstu03
useradd stu04 ;echo "123456" |passwd --stdinstu04
useradd stu05 ;echo "123456" |passwd --stdinstu05
useradd stu06 ;echo "123456" |passwd --stdinstu06
useradd stu07 ;echo "123456" |passwd --stdinstu07
useradd stu08 ;echo "123456" |passwd --stdinstu08
useradd stu09 ;echo "123456" |passwd --stdinstu09
useradd stu10 ;echo "123456" |passwd --stdinstu10

三、方法四：seq -f “stu%02g” 10

[[email protected] ~]# seq -f "stu%02g"10 |sed ‘s#.*#useradd & ;echo 123456 |passwd --stdin &#g‘
useradd stu01 ;echo 123456 |passwd --stdin stu01
useradd stu02 ;echo 123456 |passwd --stdin stu02
useradd stu03 ;echo 123456 |passwd --stdin stu03
useradd stu04 ;echo 123456 |passwd --stdin stu04
useradd stu05 ;echo 123456 |passwd --stdin stu05
useradd stu06 ;echo 123456 |passwd --stdin stu06
useradd stu07 ;echo 123456 |passwd --stdin stu07
useradd stu08 ;echo 123456 |passwd --stdin stu08
useradd stu09 ;echo 123456 |passwd --stdin stu09
useradd stu10 ;echo 123456 |passwd --stdin stu10

四、方法五：awk

[[email protected] ~]# echo stu{01..10} |xargs -n1|awk ‘{print "useradd " $1 ";echo 123456 |passwd --stdin"$1 }‘
useradd stu01;echo 123456 |passwd --stdin stu01
useradd stu02;echo 123456 |passwd --stdin stu02
useradd stu03;echo 123456 |passwd --stdin stu03
useradd stu04;echo 123456 |passwd --stdin stu04
useradd stu05;echo 123456 |passwd --stdin stu05
useradd stu06;echo 123456 |passwd --stdin stu06
useradd stu07;echo 123456 |passwd --stdin stu07
useradd stu08;echo 123456 |passwd --stdin stu08
useradd stu09;echo 123456 |passwd --stdin stu09
useradd stu10;echo 123456 |passwd --stdin stu10

五、方法六：

[[email protected] ~]# echo stu{01..10} |tr "" "\n" |awk ‘{print "useradd " $1 " ;echo123456|passwd --stdin " $1}‘
useradd stu01 ;echo 123456|passwd --stdin stu01
useradd stu02 ;echo 123456|passwd --stdin stu02
useradd stu03 ;echo 123456|passwd --stdin stu03
useradd stu04 ;echo 123456|passwd --stdin stu04
useradd stu05 ;echo 123456|passwd --stdin stu05
useradd stu06 ;echo 123456|passwd --stdin stu06
useradd stu07 ;echo 123456|passwd --stdin stu07
useradd stu08 ;echo 123456|passwd --stdin stu08
useradd stu09 ;echo 123456|passwd --stdin stu09
useradd stu10 ;echo 123456|passwd --stdin stu10

六、方法七：

[[email protected] ~]# seq -w 10 |awk ‘{print"useradd stu"$1 " ;echo 123456 |passwd --stdin stu"$1}‘
useradd stu01 ;echo 123456 |passwd --stdin stu01
useradd stu02 ;echo 123456 |passwd --stdin stu02
useradd stu03 ;echo 123456 |passwd --stdin stu03
useradd stu04 ;echo 123456 |passwd --stdin stu04
useradd stu05 ;echo 123456 |passwd --stdin stu05
useradd stu06 ;echo 123456 |passwd --stdin stu06
useradd stu07 ;echo 123456 |passwd --stdin stu07
useradd stu08 ;echo 123456 |passwd --stdin stu08
useradd stu09 ;echo 123456 |passwd --stdin stu09
useradd stu10 ;echo 123456 |passwd --stdin stu10

第2章 磁盘的结构：

2.1 硬盘内部视角实物图

2.2 硬盘内部视角逻辑图：

2.3 头盘组件：

头盘组件是硬盘的核心部分，包括盘体、主轴电机、读写磁头、寻道电机等主要部件，打开密封的外壳即可看到其内部构造，如下图所示。

2.4 盘体：

硬盘的盘体由单个或多个盘片重叠在一起组成，是数据存储的载体，也就是保存文件的地方。由多个盘片组成的盘体，可以形象的理解成一个圆柱，每个盘片与其他盘片之间都有垫圈隔开。这些盘片是一些表面极为平整光滑的金属圆片，并涂有记录数据的磁性物质。

组成盘体的金属盘片多为铝制品，不过早期的盘片也有用陶瓷制成的，而现在则有用玻璃材料来充当盘片基质的。

盘体从物理的角度分为磁面（Side）、磁道（Track）、柱面（Cylinder）与扇区（Sector）等4个结构。磁面也就是组成盘体各盘片的上下两个盘面，第一个盘片的第一面为0磁面，下一个为1磁面；第二个盘片的第一面为2磁面，以此类推……。由于每个磁面对应一个读写磁头，因此在对磁面进行读写操作时，也可称为磁头0、1、2……。磁道也就是在格式化磁盘时盘片上被划分出来的许多同心圆。最外层的磁道为0道，并向着磁面中心增长。其中，在最靠近中心的部分不记录数据，称为着陆区（LandingZone），是硬盘每次启动或关闭时，磁头起飞和停止的位置。所有盘片上半径相同的磁道构成一个圆筒，称其为柱面。柱面可用以计算逻辑盘的容量。扇区是磁盘存取数据的最基本单位，也就是将每个磁道等分后相邻两个半径之间的区域，这样不难理解每个磁道包含的扇区数目相等，扇区的起始处包含了扇区的唯一地址标识ID，扇区与扇区之间以空隙隔开，便于操作系统识别。扇区的编号从1计起。

2.5 主轴电机：

主轴电机是专门带动盘体做高速旋转的装置，能够带动硬盘达到相当高的转速。主轴电机能够达到的转速也是评测硬盘档次的一个重要指标。目前主流硬盘的转速在每分钟5400转至7200转之间（5400转的硬盘已开始逐渐被淘汰），10000转的属于高速硬盘。在网络服务器与某些处理图形的设备上使用的硬盘一般为15000转至20000之间，有的甚至更高。

主轴电机主要采用无刷直流电机，这种电机在高速轴承的支撑下机械磨损很小，可以长时间连续工作，平均寿命在10万小时左右。也有的硬盘采用液态流动轴承电机，有效的起到了减小磨擦，降低噪音的作用，比如希捷公司的酷鱼三代和四代都采用了这项技术，目前已有更多品牌与厂商采用了这种电机，大有代替无刷直流电机的势头。

2.6 读写磁头与寻道电机：

读写磁头负责读取与写入数据时与盘片表面的磁性物质发生作用；寻道电机负责带动磁头寻道，两者由驱动臂连接在一起，构成一个整体装置，如下图所示。

第3章 磁盘内部结构详解：

执行格式化操作后，硬盘将会被划分为面、磁道和扇区。需要注意的是，这些只是虚拟的概念，并不是真正会在硬盘上划出一道一道的痕迹。下面结合示意图来理解这些概念。

硬盘上磁面、磁道和扇区的划分并不在表面留下痕迹，执行读写操作时，磁头靠盘片高速旋转的空气动力悬浮在盘片上空，不过与盘片的距离非常近，用微米来记。磁头可以根据每个磁道的半径来找到这个磁道，但要找到需要读取的数据所在的扇区，或者为需要写入的数据找到中央处理器指定的空白扇区，还需要一个标志，这个标志也就是扇区的界限标志，标志内存储了扇区的编号和地址等信息，每个扇区的首尾都有，与每个扇区分配的512个字节构成一个整体。

3.1 磁盘相关名词翻译：

3.2 磁头：

磁盘的每个盘片的每个有效的盘面都会有一个读写磁头（磁头数=盘面数=盘片个数*2），磁盘盘面区域的划分如图所示。

径向运动：

在磁盘不工作的时候，磁头停靠在考经主轴解除盘片的表面，即线速度最小的地方，这里是一个不存放任何数据的特殊区域，被称为启停区或着陆区，启停区以外就是数据区。在磁盘的最外圈，离主轴最远的磁道称为“0”磁道，磁盘数据的存放就是从最外圈“0”磁道开始的，既然磁盘数据从最外圈开始，而停止时磁头又是在最内圈启停区，那么磁头怎么找到“0”磁道? 因为在磁盘中还有一个用来完成磁盘初始定位的“0”磁道检测器构建，有这个构建完成磁头对“0”磁道的定位。

“0”磁道非常重要，系统的引导程序就在0柱面0磁道1扇区的前446Bytes（字节）。

3.3 磁道：

磁盘在格式化时被划分成许多同心圆，这些同心圆的轨迹叫做磁道（Track）。磁道有盘面从外向内依次从0开始顺序编号：

磁盘的每一个一般有300~1024个磁道，新式大容量磁盘每个盘面的磁道数可能会更多，信息以脉冲串的形式记录在这些轨迹中，这些同心圆轨迹不是连续的记录数据，而是被划分成一段段的圆弧，这些圆弧的角速度一样，由于径向长度不一样，所以，线速度也不一样，外圈的线速度较内圈的限速度较大，即同样的转速下，外圈在同样时间段里，划过圆弧长度要比内圈划过的圆弧长度大（但是读取到的数据是一样的）这样的每段圆弧叫做一个扇区，扇区从“1”开始编号，每个扇区中的数据作为一个单元同时读取或写入。一个标准的305寸磁盘盘面通常有300~1024个磁道，特变说明，磁道是“看”不见的，只是盘面上以特殊形式磁化了的一些磁化区。

3.4 磁盘的柱面：

一个磁盘所有的盘面上同一个半径相同的磁盘的圆形轨迹（相同大小的呼啦圈）从上到下一次组成一个圆柱体，就称作柱面Cylinder

柱面磁道

每个磁头从上而下从“0”开始编号（磁头号码从0开始）

不同盘面上的相同磁道（呼啦圈）组成的圆柱：就称作柱面

3.5 扇区：

操作系统是以扇区（Setor）为单位将信息存储在磁盘上的，一般情况下，每个扇区大小是512字节。一个扇区主要有两部分内容：存储数据地点的表示服和存储数据的数据段。

3.6 小结：

• 磁头(head)数：每个盘片一般有上下两面，分别对应1个磁头，共2个磁头,实现数据的存取
• 磁道(track)：

磁道看起来是呼啦圈：每个盘片表面以盘片中心为圆心，用于记录数据的不同半径的圆形磁化轨迹就称为磁道，磁化轨迹是磁化区域，是看不见的。磁道看起来是一个平面圆环（呼啦圈）

• 柱面(cylinder)：

不同盘片的相同编号的磁道构成的圆柱面就被称之为柱面，磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的，柱面看起来是一个圆柱形

• 扇区(sector)：

每个磁道都别切分成很多扇形区域，每个磁道的扇区数量相同，每个扇区大小为512字节

• 圆盘(platter)：

就是硬盘的盘片，为实现大容量，一般都是多个。

第4章 磁盘的接口类型：

4.1 磁盘接口描述：

磁盘接口是磁盘与主机系统间的连接部件，作用是在磁盘缓存和主机内存之间传输数据。不同的磁盘接口决定这磁盘与计算机之间的连接速度，在整个系统中，磁盘接口的优劣直接影响着程序运行快慢和系统性能好坏。从整体的角度上，磁盘接口分为IDE、SATA、SCSI、SAS、PCI-E和光纤FC通道四种，IDE接口磁盘早起多用于家用产品中。部分应用于服务器，SCSI接口的磁盘早期则主要应用于服务器市场，而光纤通道只在高端服务器上，价格昂贵。STAT是中新生的磁盘接口类型，已经逐渐取代IDE及SCSI接口，在家用市场和服务器市场都是逐渐流行的态势。

4.2 磁盘STAT接口：

SATA是Serial ATA的缩写，即串行ATA。这是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型，由于采用串行方式传输数据而得名。SATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。

SATA一般采用点对点的连接方式，即一头连接主板上的SATA接口，另一头直接连硬盘，没有其他设备可以共享这条数据线。 另外，SATA具备热插拨功能，可以更加方便的组建磁盘阵列。串口的数据线由于只采用了四针结构，因此较并口安装起来更加便捷，更有利于缩减机箱内的线缆，有利散热。

SATA接口主板：

SCSI接口磁盘：

SCSI(SmallComputer System Interface)是一种专门为小型计算机系统设计的存储单元接口模式，可以对计算机中的多个设备进行动态分工操作，对于系统同时要求的多个任务可以灵活机动的适当分配，动态完成。

SCSI从最初的SCSI(8bit)发展到今天的Ultra 320 SCSI，速度从1.2MB/s到现在的320MB/s，有了质的飞跃，目前的主流SCSI硬盘都采用了Ultra 320 SCSI接口。SCSI硬盘也有专门支持热拔插技术的接口，与SCSI背板配合使用，可实现硬盘的热拔插。

SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及热插拔等优点，但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及，因此SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中

SCSI接口主板：

4.3 SAS接口：

SAS 是SerialAttached SCSI的缩写，即串行连接SCSI。SAS技术引入了SAS扩展器，使SAS系统可以连接更多的设备，其中每个扩展器允许连接多个端口，每个端口可以连接SAS设备。SAS也兼容了SATA，这使得SAS的背板可以兼容SAS和SATA两类硬盘, 对用户来说，使用不同类型的硬盘时不需要再重新投资。

　　和传统并行SCSI接口比较起来，SAS不仅在接口速度上得到显著提升(现在主流Ultra 320 SCSI速度为320MB/s，而SAS才刚起步速度就达到300MB/s，未来会达到600MB/s甚至更多)，而且由于采用了串行线缆，不仅可以实现更长的连接距离，还能够提高抗干扰能力，并且这种细细的线缆还可以显著改善机箱内部的散热情况。

4.4 光纤通道：

光纤通道的英文拼写是FibreChannel，和SCIS接口一样光纤通道最初也不是为硬盘设计开发的接口技术，是专门为网络系统设计的，但随着存储系统对速度的需求，才逐渐应用到硬盘系统中。光纤通道硬盘是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的，它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。光纤通道的主要特性有：热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。

光纤通道是为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计，能满足高端工作站、服务器、海量存储子网络、外设间通过集线器、交换机和点对点连接进行双向、串行数据通讯等系统对高数据传输率的要求。

4.5 尺寸介绍：

硬盘的尺寸和用途可分为：

1.       0.85英寸，多用于手机等便携装置中；

2.       1英寸，多用于数码相机（CF type II接口）；

3.       1.8英寸，用于部分笔记本电脑及外置硬盘盒；

4.       2.5英寸，常用于笔记本电脑及外置硬盘盒；

5.       3.5英寸，多用于台式电脑中。采用3.5"硬盘的外置硬盘盒需要外接电源；

6.       5.25英寸，多为早期之台式电脑使用。今已无厂商生产。

4.6 企业生产环境主流磁盘的相关信息对比：

企业生产场景普及程度：SAS > SATA > SSD

单位容量对比性能和价格：SSD > SAS >SATA

单位价格购买磁盘容量：SATA > SAS > SSD

4.7 固态磁盘与普通磁盘比较，拥有以下优点：

4.8 SSD固态磁盘与传统机械磁盘优劣对比：

上表是对固态磁盘和传统磁盘特性的一个比较，从中可以看出固态盘的优势和缺点

优势：随机存取速度，功耗，防震，种类方面优势很大，特别是存取性能。

缺点：容量，价格，写入寿命，数据恢复难。

4.9 生产环境磁盘的选型和应用案例：

4.9.1 生产工作中服务器的选型：

DELL，HP，IBM等，其中DELL，HP是互联网公司的主流服务器，这两个品牌的服务器综合的性价比比较高，百度跟多用IBM的服务器，后面的课程会细讲，这里就不多介绍了。

4.9.2 企业生产工作中磁盘的选项：

磁盘：

当前服务器市场：主流磁盘为SAS、STAT、SSD硬盘。

一、企业及SAS硬盘（默认）

企业里常见的SAS硬盘是15000转/分（这里就是主轴的转数）。当前主流300G、600G、1000G，从具体的业务需求及性价比考虑，在工作中多用300-600G的SAS硬盘。

一般选6*300G，6*600G，单盘容量不要太大，除非纯备份

用途：用户提供生产线上（工作环境线上环境）的普通对外提供服务的业务服务器：

例如：生产线上的数据库业务、存储业务、图片业务及相关高并发业务，总的来说，如果没有特殊业务需求，SAS磁盘是生产环境首选的磁盘配置。

二、企业级SATA硬盘：

7200-10000转/分，常见的容量为1T和2T，4T，6T，优点是经济实惠，容量大，从具体的业务需求及性价比考虑，工作中多用SATA磁盘做线下（给自己人用）不提供服务的数据存储或者高并发业务访问不是很大的业务应用，

比如站点程序及数据库，图片的线下备份等

特性：容量性价比高，一般2T的SATA的磁盘较佳。

4.10 磁盘选购小结：

线上的业务，用SAS磁盘。

线下的业务，用SATA磁盘，磁带库。

线上高并发，小容量（很多人都想看的图片）的业务，SSD磁盘。

成本思想：根据数据的访问热度，只能分析分层存储。SATA+SSD