框架
IO事件
io port
硬件接口速率
虚拟扇区
mbr分区方式
分区编号
fdisk，parted,sfdisk命令
cat /proc/partitions
partx,partprobe,kpartx命令
一、硬件
cpu(运算器、控制器), 内存，硬盘(U盘)、网络设备，键盘、鼠标、显示器
1）cpu cpu的个数并非越多越好，1个和尚挑水喝,2个和尚抬水喝,为什么3个和尚没水喝?_，cpu内控制器用于完成硬件的控制，多个cpu时，可能会发生硬件资源争用，需要通过内核和硬件体系自身完成协调，协同工作。
如果协调的好，多个CPU能够发挥单个CPU多倍的性能，否则协调时间占比越大，性能不升反降
2）内存 Random Access Memory “易失性存储”暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。不断的填充电荷保证数据的持久
3）硬盘：硬盘是电脑主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。碟片外覆盖有铁磁性材料。
4）网卡：网卡是工作在链路层的网络组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。
二、内核
1、软件层次,需要较为复杂的逻辑实现协调硬件工作
2、抽象硬件功能为系统调用、库调用
3、驱动硬件，让硬件工作起来。第三方提供商所提供硬件的驱动，为避免驱动内的恶意代码，安装驱动时会检查硬件驱动的 数字签名 ....
4、对硬件的管理，仅在硬件驱动层次的管理，对硬盘的使用、空间的分配，由用户间的程序
程序员面向的编程接口
硬件规格：写程序时，将会考虑更多与硬件相关的特性(cpu,ram,...)
系统调用：简化硬件接口，较为底层
库调用：系统call二次封装
IOevent的基本概念
"如何"得知产生硬件事件 -- I/O设备触发IO事件 -- CPU如何知道"哪个"硬件需要有数据产生或需要获取数据 --- CPU通知内核 -- 内核决定接收或拒绝数据
一、cpu如何得知硬件产生了事件或有数据产生？
轮循：也被称为忙等待，等待别人输入数据，自己忙的团团转，CPU定时发出询问，依序询问每一个周边设备是否需要其服务，有即给予服务，服务结束后再问下一个周边，接着不断周而复始。
通知机制：任何一个I/O设备当其有数据传输的需要时 或 有I/O事件到达时，设备通知给CPU。
二、cpu如何识别是哪个硬件有数据传输的需要？
1）硬件层次：硬盘工作的内置的电器特性实现
可编程中断控制设备：微处理器与外设之间的中断处理的桥梁，由外设发出的中断请求需要中断控制器来进行处理。
此设备上有多个针脚，每个针脚可供硬件设备注册使用，CPU中由硬件设备注册使用的不同的中断信号
针脚数量小，但是可以复用
针脚可以基于某种形式复用
i/o端口：16bits二进制数字定义端口，每个端口是一个缓冲器，一共有2^16=65535种变化或端口，每个硬件都会在cpu处注册使用不同的端口，一般说来：其中1个端口用来发送数据，1个端口用于接收数据，cpu根据不同的端口判断不同的硬件。
2）软件层次
由linux哲学思想“一切皆文件”
识别设备：
人易读的是字母：设备文件
内核只能数字： 设备号码
抽象为文件的优点：对设备的操作仅需要通过简洁的文件接口实现
文件接口：read(),write(),open(),close()
设备类型:
块设备：随机访问设备： 存储单位 "块" 硬盘
字符设备： 线性访问敲锣：存储单位 "字符" 键盘
设备文件是一种特殊文件，是设备的访问入口
crw-rw-rw- 1 root root 1, 3 Jul 31 14:51 /dev/null c 字符型 rw- rw- rw- 1 左root 右root 1 major number 主设备号码:标示不同的设备类型 3 minor number 次设备号码:同一类型设备下不同的设备 ########没有文件大小，对于设备文件来说，只有metadata(属性信息)，没有data
设备文件的命名：依据设备的接口
主机与设备的建立关联关系
主板提供接口
线缆：硬件设备和主板接口交互数据传输专门设计
工业标准：有统一的标准、电压、同步调工作
CentOS 5: ide /dev/hd[a-z], scsi sata sas usb /dev/sd[a-z]
CentOS 6+: ide scsi sata sas usb /dev/sd[a-z]
相同设备不同分区命名：
/dev/sda[1- oo]
不同接口的接口速率
并口：IDE: 133MB/S ， SCSI: 640MB/S
串口：SATA 3.0: 6GPbs == 700MB/S ， SAS: 6Gpbs
并口：多条线缆间的信号干扰，干扰后就会导致重传 ，为了避免干扰，传输速率只能降低。
串口：单线无干扰，单车道只要 步调一致时，每秒只要传送更多的数据位即可
USB 3.0： 450MB/S
实际体验速率取决于两个方面：
1、接口速率
2、硬盘，例如同样是SATA 3.0,固态硬盘和机械式硬盘哪个快？同样是机械式硬盘，同样的接口，西数和西捷哪个快？
机械式硬盘的基本工作机制
组成
盘片，磁头，盘片转轴及控制电机，磁头控制器，数据转换器，接口，缓存等几个部分组成。
track,磁道：用于存储数据的位置，密度越高，存储大小越大
硬盘两面读写
柱面：不同盘片的不同盘面有相同编号的磁道
扇区：每个磁道划分成的小的区域
虚拟扇区：虚拟视图上看，在整个硬盘上，扇区大小一样，数量一样
扇区的大小: mbr(512bytes) uefi(4k)
磁头：每个盘面有一个磁头，磁头距离盘面不到几毫米，磁头固定在同一个组合臂上
距离近，避免划伤硬盘，应该避免振动。
机械式硬盘的分区方式
分区：把一个存储空间逻辑角度上划分为多个不同的空间。 当作不同的硬件设备各自独立使用
如何分区：按柱面分，由外向内多个柱面组合在一起作一个分区，再由外向内多个柱面组合在一起作一个分区，....。
分区的特点：越靠外的柱面，单位时间内划过的或磁头所能走过的距离越长，数据读写率越向，越靠内越差。 一般分区的编号由外向内依次增大
磁盘识别分区:
硬盘的0柱面，0磁道，0扇区，系统预留的，不属于任何分区，512bytes
MBR(Master Boot Record) 主引导记录
512 bytes = 64bytes + 446bytes + 2 bytes
446bytes： 引导加载器 bootloader
64bytes:保存分区表，比尔盖茨认为的，当时只有1M大小的硬盘，分为4个分区足以。16bytes为一个分区。
4个主分区 3个主分区(1,2,3) + 1扩展(4)+n个逻辑分区 **扩展分区可以为1，逻辑分区起始的编号 一定为5.
2bytes： 5A , 前510个bytes有效
注意：mbr分区当硬盘大于2T时，只能识别2T。大于2T的硬盘只能用GPT格式分区。
分区管理工具
fdisk(各发行版均会提供) 管理15个分区
parted,sfdisk
查看内核识别的分区
# cat /proc/partitions
让内核重读分区表
# partx -a <disk>
-n M:N
kpartx命令
kpartx [OPTIONS...] /dev/DEV-FILE
-a 添加分区映射
-f 强制添加
centos5上: partprobe /dev/DEV-FILE
fdisk命令
# type fdisk fdisk is /usr/sbin/fdisk [[email protected] ~]# fdisk --help Usage: fdisk <disk> change partition table Command action d 删除一个分区 l 列出所有id,id用于标示用于那种操作系统的标示 m 获取帮助 n 创建一个新分区 p 显示已有分区 q 放弃更新并退出 t 改变分区id w 将更新写入磁盘并退出 fdisk [options] -l <disk> list partition table(s) fdisk -l ##列出所有分区表 fdisk -l <disk> ##列出指定的分区表
使用示例
查看所有磁盘分区
[[email protected] ~]# fdisk -l Disk /dev/sda: 128.8 GB, 128849018880 bytes 255 heads, 63 sectors/track, 15665 cylinders Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes Disk identifier: 0x000777f3 Device Boot Start End Blocks Id System /dev/sda1 * 1 64 512000 83 Linux Partition 1 does not end on cylinder boundary. /dev/sda2 64 12813 102400000 8e Linux LVM Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes 255 heads, 63 sectors/track, 2610 cylinders Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes Disk identifier: 0x00000000 ....... 设备 是否可引导(*:kernel) start 起始柱面 结束柱面 磁盘块数 分区标示 用在哪个系统上的分区上
查看指定分区
[[email protected] ~]# fdisk -l /dev/sda Disk /dev/sda: 128.8 GB, 128849018880 bytes 255 heads, 63 sectors/track, 15665 cylinders Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes Disk identifier: 0x000777f3 Device Boot Start End Blocks Id System /dev/sda1 * 1 64 512000 83 Linux Partition 1 does not end on cylinder boundary. /dev/sda2 64 12813 102400000 8e Linux LVM [[email protected] ~]#
管理分区
[[email protected] ~]# fdisk /dev/sda WARNING: DOS-compatible mode is deprecated. It‘s strongly recommended to switch off the mode (command ‘c‘) and change display units to sectors (command ‘u‘). Command (m for help): m Command action d delete a partition l list known partition types m print this menu n add a new partition p print the partition table q quit without saving changes t change a partition‘s system id w write table to disk and exit Command (m for help):
添加分区
Command (m for help): n ##添加一个新的分区
Command action
e extended
p primary partition (1-4)
p
Partition number (1-4): 3 ##从第3个开始添加
First cylinder (12813-15665, default 12813):
Using default value 12813
Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (12813-15665, default 15665): +10G
Command (m for help): p ##显示添加的分区
Disk /dev/sda: 128.8 GB, 128849018880 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 15665 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x000777f3
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sda1 * 1 64 512000 83 Linux
Partition 1 does not end on cylinder boundary.
/dev/sda2 64 12813 102400000 8e Linux LVM
/dev/sda3 12813 14118 10489811 83 Linux
Command (m for help): w ##保存退出
The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
WARNING: Re-reading the partition table failed with error 16: 设备或资源忙.
The kernel still uses the old table. The new table will be used at
the next reboot or after you run partprobe(8) or kpartx(8)
Syncing disks.
[[email protected] ~]#
查看内核识别的分区
内核识别的分区 [[email protected] ~]# cat /proc/partitions major minor #blocks name 8 0 125829120 sda 8 1 512000 sda1 8 2 102400000 sda2 8 16 20971520 sdb ###内核并未识别分区
内核重读分区表
[[email protected] ~]# partx -a /dev/sda ##报错不用理 BLKPG: Device or resource busy error adding partition 1 BLKPG: Device or resource busy error adding partition 2 [[email protected] ~]# partx -a /dev/sda ##当出现新分区时,即可 BLKPG: Device or resource busy error adding partition 1 BLKPG: Device or resource busy error adding partition 2 BLKPG: Device or resource busy error adding partition 3
验证逻辑分区只能从5开始
1、查看指定设备
[[email protected] ~]# fdisk -l /dev/sdb
Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 2610 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00000000
[[email protected] ~]#
2、分区
[[email protected] ~]# fdisk /dev/sdb ##改变/dev/sdb分区表
Command (m for help): n ##添加一个新分区
Command action
e extended
p primary partition (1-4)
e ##逻辑分区
Partition number (1-4): 1
First cylinder (1-2610, default 1):
Using default value 1
Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (1-2610, default 2610):
Using default value 2610
Command (m for help): p
Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 2610 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x52ca09b2
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdb1 1 2610 20964793+ 5 Extended ##逻辑分区可为1
Command (m for help): n
Command action
l logical (5 or over)
p primary partition (1-4)
l
First cylinder (1-2610, default 1):
Using default value 1
Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (1-2610, default 2610): +10G
Command (m for help): p
Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 2610 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x52ca09b2
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdb1 1 2610 20964793+ 5 Extended
/dev/sdb5 1 1306 10490382 83 Linux ##扩展分区必为5
Command (m for help):