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0.前言
- Linux系统有非常多的文件，需要被进程访问/被进程打开的少量的文件。之前所讲的前提文件：都是被打开的文件！（一切操作都是在内存OS内）而今天要进入是磁盘文件，大部分的未被打开的文件❗
- 没有被打开的文件在磁盘中存放。
- 打开的文件在内存中。
- 打开的文件->找到文件->在磁盘中找到文件->文件路径+文件名->找到文件->在内存中打开文件
- 研究磁盘文件本质是：研究数据存取的问题❗（企业级磁盘）
本专题目录
- 磁盘物理结构
- 磁盘存储结构
- 逻辑抽象磁盘存储结构（系统<=>外设）
- Linux的文件系统（构建框架）
- 重点谈inode
- 软硬链接🔗
1.磁盘的物理结构
1.1什么是二进制（0/1）
❓什么是二进制☞什么是0/1
- 0/1的本质是：被规定出来的，不同的硬件上面对0/1的表示含义是不一样的。
- 高低电频；有和无；磁铁的南极和北极等情况和场景都可以表示0/1。
- 0/1在物理上会有不同的表现。
1.2磁盘的存放位置
- 大企业------->机房------>机柜------>刀片式的服务器---->磁盘会插入
- 服务器：（无需键盘显示器鼠标）只需要网络功能。
- 当前每个人的笔记本上已经不在使用磁盘了。（2010~2015还用）
- 现在笔记本上都是固态硬盘（SSD）:无机械结构，纯电子，效率比磁盘高点。
1.3磁盘的结构
- 光盘/光碟：只有一面，只能读。
- 盘片：所有的数据都是存储在盘片上的（可以读写可擦除）。
- 盘片是一片两面：都可以读写数据。
- 在一个磁盘中有很多片盘片。（2/4......片越多，容量越大）
- 一面一个磁头。
- 磁头在对应的盘面进行来回寻址。（来回寻址的过程当中向特定的位置写入读取）
- 每个磁盘都有一套自己对应的硬件电路。（可以控制磁盘）
- 盘片在马达的带动下都会高速的旋转。（顺时针/逆时针旋转8000/10000/20000 r/s）
- 磁头在永磁铁和马达的带动下会左右来回摆动。
- 综上所述：磁盘本质是一个机械设备。
磁道：磁盘的盘面被划分成一个个磁道，这样的一个"圆"就是一个磁道。
扇区：一个磁道又被划分成一个个扇区，每个扇区就是一个"磁盘块"，各个扇区存放的数据量相同（如512字节或者4KB）
柱面：每片的盘面的相同的磁道会构成一个柱面。磁道又称柱面。
❓磁盘的盘面和磁头为什么以这样的方式运动
- 磁头和盘面不能相接触（二者都在高速运动，相接触就会把盘面刮花）摩擦会产生热量，一旦有热量，盘面就会退磁。数据就会丢失。磁头怎么读取的呢❓
- 磁头是悬浮在盘面上的（一架飞机在离地1米的高度贴地飞行）
- 磁头和盘面是非常非常近，注定不能有任何灰尘。所以磁盘里面的环境必须是无尘密封的。（一般磁盘打开就已经被损坏了）
- 随着科技的发展，磁盘在客户端已经不被使用了，磁盘在企业中使用。客户端是SSD固态硬盘。
- SSD固态硬盘：效率高，容量小且贵，可以随意搬动。
- 磁盘：效率低点，不能随意搬动（出现故障），容量大且便宜，性价比高。
- 磁盘也分为：桌面级磁盘（民用的）+ 企业级磁盘（企业）
- 计算机的CPU/显卡/网卡/内存是利用总线连接。设备与设备拷贝都是：光电信号。
- 磁盘是机械设备，且是外设。注定磁盘是很慢的。
- CPU是纳秒级别。内存是us级别。磁盘外设是ms级别。（差了1000多倍）
- 冯诺依曼：减少与外设的IO交互，一次往外设输出数据尽量的多。（设置内核中也存在缓冲区的原因）
- 大公司构建的机房过多的。就将提供机房服务的硬件/软件/计算资源整体用软件设计一套解决方案给民用/中小企业使用；解决方案就是云。自建机房的成本是很高的。
2.磁盘的存储结构
2.1❓数据是怎样在磁盘上存储
盘片是由无数的同心圆构成。数据放在这无数个同心圆里面存储。
磁盘的盘片有无数个小的磁铁（南极和北极）构成。
每个磁铁都可以呈现自己的极性（N/S）表示0/1。
把数据写在磁盘上的本质：是通过磁头改变南北极的极性从而改变0/1。
当这块磁盘报废，设计数据安全问题，需要退磁：火烧。或者将磁盘中的数据统一写为0/1（清0/1）。
2.2❓读写的基本单位是什么
- 磁盘读写的基本单位是：扇区
- 磁道：从圆心出发，半径相同的圈
- 一个扇区的大小：512字节/4KB
❓什么叫读写的基本单位
- 如果你想要修改某段数据的1个字节。你也必须读取512字节到内存，修改完毕后，以512字节再刷新回磁盘。
❓扇区大小是512字节，扇区离圆心近的和离圆心远的都是一样的512字节吗
- 是的。（但是现在的技术可以实现扇区离圆心近的和离圆心远的都是不相等）
- 但是这里理解成一样的。512*8bite位。
- 扇区离圆心近的比特位：密集
- 离圆心远的比特位：稀疏
2.3❓如何找到一个指定位置的扇区
- 磁头head 柱面cylind 扇区sector （顺序可变）
- 传给磁盘的三个参数。（这三个参数可以进行编制）
- 在硬件上定位一个扇区的寻址方案：CHS定址法
- 先确认磁头（确认在盘片和盘面）C
- 再确认磁道（柱面）H
- 最后确认扇区S
2.4❓为什么磁盘的机械结构是这样的
- 磁头在来回摆动寻址：是在寻找磁道。(定位扇区）
- 盘面顺时针/逆时针旋转：是在寻找扇区。（定位磁道）
文件=内容+属性（都是数据_二进制数据）所谓把文件存储在磁盘：文件其实就是在磁盘中占有几个扇区的问题❗