Linux では、ディスクはブロック ストレージ デバイス、つまりファイルを保存するために使用されるデバイスである「ディスク」を指します。ファイル システムは実際にはディスク領域のマッピングです。データを大きすぎる領域に保存したり読み取ったりしてアクセス効率を低下させたり、データをカテゴリに分けて保存および管理したりすることを避けるために、ディスク領域を複数の領域に分割する必要があります。これがいわゆるディスク パーティションです。
#このチュートリアルの動作環境: linux7.3 システム、Dell G3 コンピューター。
ディスク (ディスク) は、ファイルを保存するために使用されるブロック ストレージ デバイスです。ファイル システムは実際にはディスク領域のマッピングです。
Linux システムでは、ハードディスク上にファイルシステムが作成されるため、その管理の仕組みをしっかりと理解したい場合は、ファイル システム、ハード ドライブについて理解することから始めましょう。ハード ドライブは、メカニカル ハード ドライブ (ハード ディスク ドライブ、HDD) とソリッド ステート ドライブ (ソリッド ステート ディスク、SSD) に分けることができます。メカニカル ハード ドライブは磁気プラッターを使用してデータを保存するのに対し、ソリッド ステート ドライブはフラッシュ メモリ 粒子を使用してデータを保存します。
ハードディスク上のデータの読み取りと書き込みのプロセス
SSD と従来の機械式ハード ドライブの最大の違いは、データ ストレージにプラッターを使用しないことです。ただし、データの保存にはメモリチップを使用します。ソリッド ステート ドライブのストレージ チップには主に 2 つのタイプがあり、1 つはストレージ メディアとしてフラッシュ メモリを使用し、もう 1 つはストレージ メディアとして DRAM を使用します。現在、最も一般的に使用されているのは、ストレージ メディアとしてフラッシュ メモリを使用するソリッド ステート ドライブです
##2. ディスクインターフェース
## 現在、一般的な機械的ハードディスク インターフェイスは次のとおりです。
IDE ハードディスク インターフェイス：（Integrated Drive Electronics、パラレル ポート、電子統合ドライブ）は、「ATA ハードディスク」または「PATA ハードディスク」とも呼ばれ、初期の機械式ハードディスクの主要なインターフェイスです。 ATA133 ハードディスクの速度は 133MB/s に達します (この速度は理論上の平均です)。 パラレル ポート ケーブルの耐干渉性能が低すぎて、ケーブルが多くのスペースを占有し、内部の熱放散に役立たないためです。コンピュータの多くは SATA に徐々に置き換えられてきました。
SATA インターフェイス: 正式名は Serial ATA で、シリアル ポートを使用する ATA インターフェイスであり、強力な耐干渉性が特徴で、ATA よりもデータ ラインの要件がはるかに低くなります。 、ホットスワップなどの機能をサポートします。 SATA-II のインターフェイス速度は 300MiB/s ですが、新しい SATA-III 規格は 600MiB/s の伝送速度に達します。また、SATA データ ケーブルは ATA よりもはるかに細いため、シャーシ内の空気循環に役立ち、ケーブルを整理しやすくなります。
SCSI インターフェイス: 正式名は Small Computer System Interface (小型コンピュータ システム インターフェイス) で、初期の SCSI-II から現在の Ultra320 SCSI および Fibre-Channel (ファイバー チャネル) に至るまで、複数世代の開発を経験してきました。 ). インターフェースの種類も多様です。 SCSI ハード ドライブは、ワークステーション レベルのパーソナル コンピュータやサーバーで広く使用されているため、15,000 rpm の高速ディスク速度、データ転送時の CPU 使用率の低下など、より高度なテクノロジが使用されていますが、単価も高くなります。同じ容量の ATA や SATA よりも容量が大きく、ハード ドライブの方が高価です。
SAS インターフェイス: 正式名は Serial Attached SCSI です。SATA ハード ドライブと互換性のある新世代の SCSI テクノロジです。これらはすべてシリアル テクノロジを使用して、12Gb/s に達する高速伝送速度を実現します。 。また、接続ケーブルの削減によりシステム内部のスペースが向上します。
FC インターフェイス: 正式名はファイバー チャネル (ファイバー チャネル インターフェイス)、このインターフェイスを備えたハード ドライブは、ホットスワップ対応、高速帯域幅 (4Gb/s または 10Gb/s)、リモート接続の特徴を備えています。 、光ファイバー接続時など、内部転送速度も通常のハードディスクよりも高速です。ただし、価格が高いため、FC インターフェイスは通常、ハイエンド サーバーの分野でのみ使用されます
#現在、一般的なメカニカル ディスク インターフェイスのほとんどは SATA であり、ほとんどのインターフェイスは SATA です。ソリッドステート ディスク インターフェイスは SAS
ファイル システムは、オペレーティング システムが識別するために使用します。ストレージデバイス (一般的にはディスクですが、NAND フラッシュに基づくソリッドステートも含む) ハードディスク上のファイルの方法とデータ構造) またはパーティション、つまりストレージデバイス上のファイルを整理する方法。オペレーティング システムでのファイル情報の管理と保存を担当するソフトウェア組織は、ファイル管理システム、または略してファイル システムと呼ばれます。ファイル システムへのインターフェイス、オブジェクト、オブジェクト、および属性の操作と管理のためのソフトウェアの集合。システムの観点から見ると、ファイル システムは、ファイル ストレージ デバイスのスペースを整理して割り当て、ファイル ストレージを担当し、保存されたファイルを保護および取得するシステムです。具体的には、ユーザー用のファイルの作成、ファイルの保存、読み取り、変更、ダンプ、ファイル アクセスの制御、ユーザーがファイルを使用しなくなったときのファイルの取り消しを担当します。ファイル システムはソフトウェア システムの一部であり、その存在により、アプリケーションは抽象的な名前付きデータ オブジェクトと可変サイズのスペースを便利に使用できます。ファイルの保存スペースを管理およびスケジュールし、ファイルの論理構造、物理構造および保存方法を提供し、ファイルの識別から実際のアドレスへのマッピングを実現し、ファイルの制御操作とアクセス操作を実現し、ファイル情報の共有を実現し、信頼性の高いファイルの提供 機密保持と保護対策 文書のセキュリティ対策を提供します。
FAT:
Win 9X では、FAT16 でサポートされる最大パーティションは 2GB です。コンピューターはハードディスク上の「クラスター」と呼ばれる領域に情報を保存することが知られています。使用するクラスターが小さいほど、情報をより効率的に保存できます。 FAT16の場合、パーティションが大きくなるほどクラスタも大きくなり、記憶効率が低下するため、必然的に記憶領域の無駄が発生します。また、コンピューターのハードウェアとアプリケーションが継続的に改良されているため、FAT16 ファイル システムはシステム要件にうまく適応できなくなりました。この場合、拡張ファイル システム FAT32 が導入されました。
NTFS:
NTFS ファイル システムは、セキュリティ ベースのファイル システムです。Windows NT で採用されている独自のファイル システム構造です。ファイルとディレクトリのデータを保護するために構築されています。 . 基本的に、ストレージ リソースを節約し、ディスク使用量を削減する高度なファイル システムです。広く普及している Windows NT 4.0 は NTFS 4.0 ファイル システムを採用しており、その強力なシステム セキュリティは多くのユーザーに深い印象を残したのではないでしょうか。 Win 2000 では、NTFS ファイル システムの更新バージョン NTFS 5.0 が使用されており、その導入により、ユーザーは Windows 9X と同じくらい便利かつ迅速にコンピュータを操作および管理できるだけでなく、NTFS によってもたらされるシステム セキュリティも享受できます。
exFAT：
正式名称は Extended File Allocation Table File System です。Extended FAT は拡張ファイル アロケーション テーブルです。Microsoft の Windows Embeded 5.0 以降 (Windows CE 5.0 を含む) です。 、6.0、Windows Mobile 5、6、6.1）で導入されたフラッシュメモリに適したファイルシステムで、FAT32などのファイルが4G以上のファイルをサポートしていない問題を解決するために導入されました。
RAW：
RAW ファイル システムは、未処理または未フォーマットのディスクによって生成されるファイル システムです。一般的に、通常のファイル システムが RAW ファイルになる原因はいくつかあります。システム:フォーマットされていない、フォーマット操作が途中でキャンセルされた、ハードディスクに不良セクタが発生した、ハードディスクに予期せぬエラーが発生した、またはウイルスが原因である。 RAW ファイルシステムの問題を解決する最も早い方法は、すぐにフォーマットし、ウイルス対策ソフトウェアを使用して完全に駆除することです
Ext：
Ext2：Ext は標準ファイルですGNU/Linux システムのシステム。ファイルへのアクセス、特に中小規模のファイルに対する優れたパフォーマンスが特徴です。これは主にクラスター キャッシュ層の優れた設計によるものです。
Ext3: ext2 システムの拡張機能であるログ ファイル システムであり、ext2 と互換性があります。ジャーナル ファイル システムの利点は、ファイル システムの操作にキャッシュ層が含まれるため、キャッシュ層のデータをディスクに書き戻すことができるように、使用しないときはファイル システムをアンマウントする必要があることです。したがって、システムをシャットダウンする場合は、シャットダウンする前にすべてのファイル システムをシャットダウンする必要があります。
Ext4: Linux カーネルは、2.6.28 以降、新しいファイル システム Ext4 を正式にサポートしています。 Ext4 は Ext3 の改良版であり、Ext3 が Ext2 に行ったようなログ機能を追加するだけでなく、Ext3 のいくつかの重要なデータ構造を変更します。 Ext4 は、より優れたパフォーマンスと信頼性だけでなく、より豊富な機能を提供できます。
特に明らかなのは、破損している可能性のあるファイルはすぐに復元でき、強力なログ機能には非常に低いコンピューティング パフォーマンスとストレージ パフォーマンスしか必要としません。また、サポートされる最大ストレージ容量は 18EB で、ほぼすべてのニーズを満たします。
HFS：
階層ファイル システム (HFS) は、Apple Computer によって開発され、Mac OS で使用されるファイル システムです。元々はフロッピー ディスクやハードディスクで使用するために設計されましたが、CD-ROM などの読み取り専用メディアでも使用できます。
4. 独立したディスクの RAID 冗長アレイ
データ ストライピングは、データ フラグメントを複数の異なるディスクに保存します。複数のデータ フラグメントが集まって完全なデータ コピーを形成します。これは、ミラーの複数のコピーとは異なります。通常、パフォーマンスを考慮するために使用されます。データ ストライピングでは同時実行の粒度が高く、データにアクセスするときに、異なるディスクにあるデータを同時に読み書きできるため、I/O パフォーマンスが大幅に向上します。
データ検証では、冗長データを使用してデータ エラーを検出および修復します。冗長データは通常、ハミング コードや XOR 演算などのアルゴリズムを使用して計算されます。検証機能を使用すると、ディスクアレイの信頼性、堅牢性、耐障害性が大幅に向上します。ただし、データ検証では複数の場所からデータを読み取り、計算と比較を実行する必要があるため、システムのパフォーマンスに影響します。 異なるレベルの RAID は、3 つのテクノロジーのうち 1 つ以上を使用して、異なるデータの信頼性、可用性、および I/O パフォーマンスを実現します。どのような種類の RAID を設計するか (または新しいレベルやタイプも)、またはどの RAID モードを使用するかについては、システム要件の深い理解に基づいて合理的な選択を行い、妥協する必要があります。信頼性、性能、コストを総合的に判断して選定してください。
RAID の主な利点は次のとおりです。
RAID の高いパフォーマンスは、データ ストライピング テクノロジの恩恵を受けています。単一ディスクの I/O パフォーマンスは、インターフェイスや帯域幅などのコンピュータ テクノロジによって制限され、多くの場合、パフォーマンスが非常に制限され、システム パフォーマンスのボトルネックになりやすいです。データ ストライピングを通じて、RAID はデータ I/O をメンバー ディスク全体に分散し、その結果、単一ディスクよりも総 I/O パフォーマンスが飛躍的に向上します。
(3) 信頼性
可用性と信頼性は、RAID のもう 1 つの重要な特性です。理論的には、複数のディスクで構成される RAID システムは、単一のディスクよりも信頼性が低くなります。ここには、単一のディスク障害が発生すると RAID 全体が使用できなくなるという暗黙の前提があります。 RAID は、ミラーリングやデータ パリティなどのデータ冗長テクノロジを使用することで、この想定を打ち破ります。ミラーリングは最も原始的な冗長テクノロジであり、特定のディスク ドライブ セット上のデータを別のディスク ドライブ セットに完全にコピーして、データのコピーを常に利用できるようにします。ミラーリングの 50% の冗長オーバーヘッドと比較して、データ検証ははるかに小さく、検証冗長情報を使用してデータを検証および修正します。 RAID 冗長テクノロジーにより、データの可用性と信頼性が大幅に向上し、複数のディスク エラーが発生した場合でもデータが失われることはなく、システムの継続的な動作に影響が及ばないことが保証されます。
(4) 管理性
実際、RAID は複数の物理ディスク ドライブを仮想化して大容量の論理ドライブにする仮想化技術です。 RAID は、外部ホスト システム用の高速で信頼性の高い単一の大容量ディスク ドライブです。このようにして、ユーザーはアプリケーション システム データをこの仮想ドライブに整理して保存できます。ユーザーアプリケーションの観点から見ると、ストレージシステムをシンプルで使いやすくすることができ、管理も非常に便利です。 RAID は多くのストレージ管理作業を内部で実行するため、管理者は 1 つの仮想ドライブを管理するだけで済み、多くの管理作業が節約されます。 RAID では、ディスクドライブを動的に追加または削除でき、データの検証とデータの再構築を自動的に実行できるため、管理作業が大幅に簡素化されます。
#データがメモリバッファからディスクに書き込まれるとき、データはディスクの数に応じて N 個の部分に分割され、N 個のディスクに同時に書き込まれるため、全体のデータ書き込み速度は 1 台のディスクの N 倍になります。読み取り時も同様で、RAID0 はデータの読み書き速度が非常に速いですが、RAID0 ではデータのバックアップが行われないため、N 枚のディスクのうち 1 枚が破損するとデータの整合性が失われ、すべてのディスクのデータが失われてしまいます。破損します。
データがディスクに書き込まれるとき、データのコピーが 2 つのディスクに同時に書き込まれるため、新しいディスクを挿入すると、データがコピーされて自動的に修復されるため、非常に信頼性が高くなります。
通常の状況では、サーバー上で 2 つのディスクが同時に損傷することはありません。1 つのディスクのみが損傷した場合、この場合、破損したディスク上のデータを他のディスクのデータを使用して復元できれば、信頼性とパフォーマンスを確保しながらディスクの使用率が大幅に向上します。
RAID3 と比較すると、RAID5 はより一般的に使用されるソリューションです。
データに高い信頼性が必要な場合、2 台のディスクが同時に破損した場合 (または動作レベル)比較的古いディスクが壊れても交換しなかったため、もう一方のディスクが壊れ、データを修復する必要がある場合、RAID6 を使用できます。
RAID0 と RAID1 の 2 つのスキームを組み合わせ、すべてのディスクを 2 つの等しい部分に分割し、データを 2 つのディスクに書き込みます。 RAID1 と同等ですが、RAID0 テクノロジーを使用して各ディスクの N/2 ディスクで同時に読み取りと書き込みを行うため、信頼性が向上するだけでなくパフォーマンスも向上します。ただし、RAID10 のディスク使用率は低く、ディスク使用率は RAID10 の半分です。データのバックアップ
##MBR パーティション (従来の msdos パーティションとも呼ばれる)
GPT はディスク容量を論理ブロック (LB) を基本単位として管理します。
セクター | 物理ブロック ハードディスク記憶装置では、セクターは最小の記憶単位です。 。従来のセクターのサイズは 512B ですが、新しいハードディスクが工場から出荷されるとき、セクターは 4KB に設定される場合があります。
##クラスターまたは論理ブロックはセクターまたはセクターのグループに対応でき、ファイル システムでのスペース割り当てに使用される論理単一の
ビットです。
クラスターは論理的な概念です。
以上がLinuxディスクとは何ですかの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。
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