磁盘与文件系统

一、前绪

昨天天气太热，在家打完游戏感觉无聊，随便翻了翻之前的书，翻到《鸟哥的Linux私房菜》磁盘与文件系统那一章，看了看发现之前对磁盘的理解有误。所以今天简单整理了一下，做个记录。

二、磁盘的物理结构

我们经常看到的物理机械盘是这个样子的：

西数硬盘

拆开看下是这样的：

硬盘内部结构一
硬盘内部结构二
硬盘结构如下：
硬盘结构

三、分区结构

盘面一
上图是理论值，而实际上是这样的：
盘面二
以前总是以为扇区就是扇面，后来才知道扇区是柱面的一部分，柱面就是一个圆环。
以前总是以为磁盘像图盘面一那样，心里还琢磨：磁盘外围的扇区多浪费啊，后来才知道实际上是图盘面二那样。
还有些知识要知道，分区的最小单位是柱面（也就是圆环）。
每个柱面都有第一个扇区，每个扇区512byte，其中第一个扇区非常重要。里面有硬盘主引导记录（MBR）和分区表，MBR占446byte，分区表占64byte。
这个图还是比较好理解的： 第一个扇区的内容

分区表64byte，每个分区16byte，这16byte的内容如下：

每条分区记录

这个图是一个整体的认识：

MBR硬盘分区结构图

四、文件系统结构

以ext2为例，第一个扇区bootSector上面讲过，记录了分区的信息。

ext2文件系统示意图

1. 超级块（superblock）
   记录整个文件系统相关信息的地方，例如inode和block的总量和使用数，还有block的大小等等
2. 文件系统描述
   顾名思义，blockgroup开始和结束的号码
3. 块对照表
   可以知道哪些block是空的
4. inode对照表
   可以知道哪些inode是空的
5. inodetable
   访问模式、文件大小、所有者、权限等
6. datablock
   真正放数据的地儿

注意点，我们之前说过文件系统应该只有一个超级块，而这个表中发现每个组都有超级块，这是怎么回事呢。其实只有第一个组超级块不为空，后续的组里的超级块不一定含有信息，即使有也是和第一个超级块信息相同。

inodetable里的inode信息

inode结构示意图

五、其它

1K block 的 boot sector 示意图

在介绍开始流程的时候说过，可开机装置的第一个扇区非常重要，包含了2个主要的东西，MBR和分区表。其中MBR有446bytes,分区表有64bytes。
而boot sector有1024bytes，而一个文件系统的superblock也有1024bytes。boot sector在文件系统的最开始，而superblock也在文件系统的最开始。
那么boot sector和superblock的关系的关系是什么呢？
这其实和block size也有关系，block size分为1k，2k,4k的。
如果是1k的，那么boot sector在最前，即0号block，而superblock在1号block，后续是其他的内容。
如果block size是2k和4k的，那么block size和superblock就都在0号block了。也就是在一起了。