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正文內(nèi)容

linux核心(編輯修改稿)

2024-09-26 09:30 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的字節(jié)數(shù)轉(zhuǎn)換為千字節(jié) (并增加 14 了一些信息 )。 磁盤和其他存貯介質(zhì)的使用 On a clear disk you can seek forever. 安裝和升級(jí)系統(tǒng)時(shí),需要對(duì)硬盤做很多工作。必須在硬盤上做文件系統(tǒng),使文件能存在其上,并為系統(tǒng)不同的部分保留空間。 本章說明所有這些初始化工作。通常,一旦你建立了系統(tǒng),就不必再做這些工作(除了使用軟盤 )。如果你要增加一個(gè)新硬盤或更好地調(diào)整你的硬盤的使用,那么可能回到這一章。 管理磁盤的基本任務(wù)有: ? 格式化磁盤。這為磁盤進(jìn)入使用做一些工作,比如檢查壞扇區(qū)。 (現(xiàn)在多數(shù)硬盤無須格式化。 ) ? 給硬盤分區(qū),如果想用于互相不干擾的幾件事。分區(qū)的一個(gè)原因是要在一個(gè)硬盤上存不同的操作系統(tǒng)。另一個(gè)原因是將用戶文件 和系統(tǒng)文件分開,以簡(jiǎn)化備份并在系統(tǒng)崩潰時(shí)有助于保護(hù)系統(tǒng)文件。 ? 在每個(gè)磁盤或分區(qū)上建立合適類型 的文件系統(tǒng),然后文件就可以在其上產(chǎn)生和存取。在你建立文件系統(tǒng)前, 磁盤對(duì) Linux 沒有意義。 ? 將不同的文件系統(tǒng)安裝起來形成一個(gè)單獨(dú)的樹結(jié)構(gòu),按需要可以自動(dòng)或手工完成。 (手工安裝的文件系統(tǒng)通常還要手工 unmount) 5 章包括虛擬內(nèi)存和磁盤 cache 的信息,使用磁盤應(yīng)該知道這些。 本章說明對(duì)硬盤、軟盤、 CDROM 和磁帶機(jī)應(yīng)該知道什么。 2 種設(shè)備 UNIX 及 Linux,識(shí)別 2 類設(shè)備:隨機(jī)存取的塊設(shè)備 (如磁盤 )和字符設(shè)備 (如磁帶和串行線 ),有些是串行的,有些是隨機(jī)存取的。文件系統(tǒng)支持的每種看來是個(gè)設(shè)備文件 。當(dāng)讀寫設(shè)備文件時(shí),數(shù)據(jù)與設(shè)備聯(lián)系。這樣沒有必要為存取設(shè)備編制特別的程序 (程序不直接獲取中斷或讀取串口 ),例如,發(fā)送文件到打印機(jī),只需: $ cat filename /dev/lp1 $ 文件內(nèi)容就被打印了 (當(dāng)然,文件必須是打印機(jī)能理解 的格式 )。當(dāng)然,因?yàn)椴粦?yīng)該讓多人同時(shí) cat 文件到同一打印機(jī),一般用特定的程序發(fā)送文件去打印 (通常是 lpr )。這個(gè)程序能確保同時(shí)只有一個(gè)文件被打印,并自動(dòng)在完成后發(fā)送下一個(gè)。多數(shù)設(shè)備有類似需要。實(shí)際上,根本很少需要關(guān)心設(shè)備文件。 15 因?yàn)樵O(shè)備被視為文件系統(tǒng)中的文件 (在 /dev 目錄中 ),很容易看到存在哪些設(shè)備文件,使用 ls 或其他的適當(dāng)?shù)拿罴纯?。?ls l 的輸出中,第一列包含文件類型和權(quán)限。例如,查看我系統(tǒng)上的一個(gè)串行設(shè)備: $ ls l /dev/cua0 crwrwrw 1 root uucp 5, 64 Nov 30 1993 /dev/cua0 $ 第一列第一個(gè)字符,即 crwrwrw中的 c告訴用戶文件的種類,這是一個(gè)字符設(shè)備。一般文件的第一個(gè)字符是 ,目錄是 d,塊設(shè)備是 b;更多的信息見 ls man 頁(yè)。 注意即使設(shè)備沒有安裝,一般所有設(shè)備文件都存在。因此有 /dev/sda 文件并不意味著你真的有個(gè) SCSI 硬盤。有所有的設(shè)備文件使安裝程序更簡(jiǎn)單,也易于增加新硬件 (無須再為產(chǎn)生新設(shè)備的設(shè)備文件找出正確的參數(shù) )。 硬盤 本節(jié)介紹有關(guān)硬盤的術(shù)語(yǔ)。如果你已經(jīng)知道這些項(xiàng)目 和內(nèi)容,可以跳過本節(jié)。 見圖 ,是硬盤重要部分的圖解。硬盤包括一到數(shù)片 盤片 platters, 其一個(gè)或兩個(gè) 面 surfaces 涂有磁性材料用于記錄數(shù)據(jù)。每面有一個(gè) 讀寫頭readwrite head 用于讀寫數(shù)據(jù)。盤片 有一個(gè)共同的軸,典型的旋轉(zhuǎn)速度是每分鐘 3600 轉(zhuǎn),高性能的硬盤轉(zhuǎn)速可能 更高。磁頭可沿著盤片的半徑移動(dòng),磁頭移動(dòng)加上盤片旋轉(zhuǎn)可以使詞頭存取磁盤表面的任何一個(gè)位置。 處理器 (CPU)和實(shí)際磁盤通過 磁盤控制器 disk controller 通訊。這使計(jì)算機(jī)其他部分不必知道如何使用驅(qū)動(dòng)器,因?yàn)椴煌疟P的控制器可以做成對(duì)計(jì)算機(jī)其他部分相同的接口。這樣,計(jì)算機(jī)只要說 嗨,磁盤,給我我要的東西 ,而不是用一串長(zhǎng)而復(fù)雜的電信號(hào)來移動(dòng)磁頭到正確的位置,并等正確的位置到了磁頭下后再做那些不愉快的工作。 (實(shí)際上,到控制器的接口仍然很復(fù)雜,但比沒有好多了。 ) 控制器還可以做一些其他的事,比如緩沖,或自動(dòng)壞扇區(qū)替換等。用電信號(hào)控制操作機(jī)械部件, 以上只是理解硬件所需的。還有其他好多工作,比如馬達(dá)旋轉(zhuǎn)磁盤、移動(dòng)磁頭,但這都與理解硬盤工作原理無關(guān)。 磁盤表面通常被分為同心圓環(huán), 叫 磁道 tracks,磁道又被分為 扇區(qū) sectors。用這樣分來將磁盤定位,用于為文件定位磁盤空間。要在硬盤上找到給定的位置,可能說 3 面 5 道 7 扇區(qū) 。通常所有磁道有相同的扇區(qū)數(shù),但也有硬盤在外圈磁道放較多的扇區(qū) (所有扇區(qū)用同樣大小的物理空間,這樣在較長(zhǎng)的外圈磁道可以容納更多的數(shù)據(jù) )。一般一個(gè)扇區(qū)容納 512 字節(jié)數(shù)據(jù)。磁盤不能處理比一個(gè)扇區(qū)更小的數(shù)據(jù)量。 16 Figure : A schematic picture of a hard disk. 每個(gè)面以相同的方式分為磁道和扇區(qū)。 這意味著當(dāng)一個(gè)磁頭在某個(gè)磁道時(shí),其他磁頭也在相應(yīng)的位置,所有相同位置的磁道組成 柱面 cylinder。磁頭從一個(gè)磁道 (柱面 )移動(dòng)到另一個(gè)需要花時(shí)間,所以將經(jīng)常要在一起存取的數(shù)據(jù) (如一個(gè)文件 )放在一個(gè)柱面里。這改善了性能。當(dāng)然不可能完全作到,文件被放在幾個(gè)相分離的位置叫 碎片 fragmented。 磁盤的面 (或頭,實(shí)際是一樣的 )、柱面、扇區(qū)數(shù)各不 相同,硬盤這些數(shù)目叫 硬盤參數(shù) geometry。硬盤參數(shù)通常存在一個(gè)特定的、由電池供電的存儲(chǔ)區(qū)中,叫 CMOS RAM,操作系統(tǒng)在引導(dǎo)啟動(dòng)或驅(qū)動(dòng)器初始化時(shí)可以從那里得到硬盤參數(shù)。 不幸的是, BIOS 有一個(gè)設(shè)計(jì)限制,就是不能在 CMOS RAM 中定義大于 1024 的磁道數(shù),這對(duì)大硬盤來說就太小了。為了克服這個(gè)問題,硬盤控制器在磁盤參數(shù)上做了一個(gè)欺騙,用 地址轉(zhuǎn)換 translates the addresses 使計(jì)算機(jī)接受。例如,一個(gè)硬盤可能有 8 個(gè)磁頭, 2048 個(gè)磁道,每磁道 35 個(gè)扇區(qū) 。其控制器可以對(duì)計(jì)算機(jī)謊稱它有 16 個(gè)磁頭, 1024 個(gè)磁道,每磁道 35 個(gè)扇區(qū),這樣就沒有超過磁道數(shù)的限制,地址轉(zhuǎn)換將磁頭數(shù)減半,磁道數(shù)加倍后傳給硬盤。實(shí)際的算法可能更復(fù)雜,因?yàn)閿?shù)量可能不象我們?cè)谶@里假設(shè)的這么好 (但這不影響我們理解原理 )。這個(gè)轉(zhuǎn)換在操作系統(tǒng)來看產(chǎn)生了錯(cuò)覺,并可能影響操作系統(tǒng)對(duì)把所有數(shù)據(jù)存在相同柱面的企圖受 到影響。 轉(zhuǎn)換只是 IDE 硬盤的問題。 SCSI 硬盤使用連續(xù)的扇區(qū)號(hào) (即控制器將連續(xù)的扇區(qū)好轉(zhuǎn)換成磁頭、柱面、扇區(qū)的三參數(shù)組 ),對(duì) CPU 與控制器的通信使用完全不同的 17 方法,因此不會(huì)有這個(gè)問題。注意,計(jì)算機(jī)可能根本不知道一個(gè) SCSI 硬盤的實(shí)際參數(shù)。 由于 Linux 經(jīng)常不知道一個(gè)硬盤的真正參數(shù),其文件系統(tǒng)也不試圖將文件存在一個(gè)柱面里。而是爭(zhēng)取給一個(gè)文件分配連續(xù)編號(hào)的山區(qū),這樣能得到類似的性能。對(duì)于控制器上有 cashe 或控制器能自動(dòng)預(yù)取的硬盤,情況將更復(fù)雜。 每個(gè)硬盤表現(xiàn)為一個(gè)單獨(dú)的設(shè)備文件。通常只能有 24 個(gè) IDE 硬盤。這就是 /dev/hda , /dev/hdb , /dev/hdc , 和 /dev/hdd 。 SCSI 是 /dev/sda , /dev/sdb , 等等。其他硬盤類型有類似的命名約定,更多的信息見 [Anv]。注意硬盤的設(shè)備文件給出整個(gè)硬盤的存取,而不是分區(qū) (下面討論的 ),因此如果不小心可能搞亂分區(qū)或數(shù)據(jù)。硬盤的設(shè) 備文件只在存取主引導(dǎo)扇 (也將在下面討論 )時(shí)使用。 軟盤 軟盤的一面或兩面涂有和硬盤類似的磁性介質(zhì)。軟盤自己沒有讀寫頭,讀寫頭在驅(qū)動(dòng)器上。軟盤相當(dāng)于硬盤的一張盤片,但可移動(dòng),一個(gè)驅(qū)動(dòng)器可以存取不同的軟盤,而硬盤則是一個(gè)獨(dú)立的單元。 如同硬盤,一張軟盤也分為磁道和扇區(qū) (軟盤 2 面上的相同的磁道組成柱面 ),但數(shù)量要比硬盤少得多。 軟驅(qū)通??梢允褂脦字胁煌谋P片,例如,一個(gè) 39。軟驅(qū)可以使用 720KB 和 的軟盤。因?yàn)檐涷?qū)操作有些不同,而操作系統(tǒng)必須知道軟盤的容量,所以軟驅(qū)有許多設(shè)備文件,每個(gè)都與軟驅(qū) 和軟盤種類有關(guān)。因此, /dev/fd0H1440 是第一個(gè)軟驅(qū) (fd0),必須是 39。軟驅(qū),使用 39。高密度軟盤 (H),容量是1440KB(1440),即普通的 39。HD 軟盤。軟盤設(shè)備的命名約定見 [Anv]。 軟驅(qū)的名字是復(fù)雜的,因此 Linux 有一個(gè)特定的軟驅(qū)設(shè)備類型,能自動(dòng)檢測(cè)軟驅(qū)中軟盤的種類。它使用不同的軟盤類型試圖讀 取新插入的軟盤的第一個(gè)扇區(qū),直到找到正確的一個(gè)。這自然要求軟盤是已經(jīng)格式化過的。自動(dòng)設(shè)備叫 /dev/fd0 、/dev/fd1 等。 存取軟盤的自動(dòng)設(shè)備的參數(shù)可用程序 setfdprm 設(shè)定。這可使你使用不是通常容量的軟盤,例如有非標(biāo)準(zhǔn)扇區(qū)數(shù)的軟盤,或自動(dòng)檢測(cè)由于某種原因失敗或適當(dāng)?shù)脑O(shè)備文件丟失。 Linux 除了所有標(biāo)準(zhǔn)的,還能處理許多非標(biāo)準(zhǔn)的軟盤格式。這有時(shí)需要特殊的格式化程序。我們現(xiàn)在先跳過這些軟盤格式,同時(shí)你可以查看 /etc/fdprm 文件。它定義了 setfdprm 識(shí)別的設(shè)定。 操作系統(tǒng)必須知 道軟驅(qū)何時(shí)換了軟盤,例如,以免使用上一張軟盤的 cache 數(shù)據(jù)。不幸的是,當(dāng)用于此的信號(hào)線斷了或不好時(shí),當(dāng)在 MSDOS 中使用時(shí),這并不總有 18 效。如果你曾遇到過軟驅(qū)的這種怪異的問題,可能是這個(gè)原因。解決這個(gè)問題的唯一方法是修理軟驅(qū)。 CDROM CDROM 驅(qū)動(dòng)器使用一個(gè)光學(xué)可讀的塑料涂布的盤片。信息記錄在盤片表面 的從中心的邊沿的螺旋型小坑上。驅(qū)動(dòng)器發(fā)出一束激光來讀盤。當(dāng)激光射到小坑上,激光以一種方式反射;當(dāng)它射到光滑表面上,它以另一種方式反射。這很容易地編碼成 bit,組成信息。其他很容易,不過是機(jī)械。 CDROM 驅(qū)動(dòng)器比硬盤慢。典型的硬盤的平均尋道 (seek)時(shí)間小于 15 毫秒,而快速的 CDROM 驅(qū)動(dòng)器要花零點(diǎn)幾秒。實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸率則相當(dāng)快,在 數(shù)百 KB/s。速度慢使 CDROM驅(qū)動(dòng)器不能代替硬盤使用 (有些 Linux distributions提供 live CDROM 文件系統(tǒng),使之不必拷貝文件到硬盤,使安裝簡(jiǎn)單并節(jié)約了許多硬盤空間 ),雖然是可能的。要安裝新軟件, CDROM 很好,因?yàn)樵诎惭b時(shí)速度并非最重要的。 有多種方法在 CDROM 上安排數(shù)據(jù)。最流行的是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織定義的 ISO9660。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)最小的文件系統(tǒng),甚至比 MSDOS 更粗糙。這樣,由于它是這么小,所有操作系統(tǒng)都可以將它映射到自己的系統(tǒng)。 不同 UNIX 不能使用 ISO9660 文件系統(tǒng), 因此開發(fā)了對(duì)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)增強(qiáng),叫Rock Ridge 增強(qiáng)。 Rock Ridge 允許長(zhǎng) 文件名、符號(hào)連接和許多其他優(yōu)點(diǎn),使CDROM 更象 UNIX 文件系統(tǒng)。同時(shí), Rock Ridge 文件系統(tǒng)仍然是一個(gè)有效的ISO9660 文件系統(tǒng),使非 UNIX 一樣可以使用。 Linux 同時(shí)支持 ISO9660 和 Rock Ridge 增強(qiáng),增強(qiáng)被自動(dòng)識(shí)別和使用。 文件系統(tǒng)只是一部分,許多 CDROM 包含的數(shù)據(jù)需要特定的程序存取,而多數(shù)程序不能運(yùn)行在 Linux 下 (當(dāng)然,可能運(yùn)行在 Linux 的 MSDOS 仿真器 dosemu 下 )。 CDROM 驅(qū)動(dòng)器通過相關(guān)的設(shè)備文件存取。有多種方法將 CDROM 連接到計(jì)算機(jī):SCSI、聲卡或 EIDE。要完成這的硬件 hacking 工作超出了本書的范圍,但連接方法決定了設(shè)備文件。指導(dǎo)見 [Anv] 格式化 格式化 在磁介質(zhì)上寫用于標(biāo)記磁道和扇區(qū)的標(biāo)志的過程。磁盤格式化前,其磁表面是完成的一塊。格式化后,混沌變?yōu)橹刃颍?建立的磁道,劃分了扇區(qū)。實(shí)際細(xì)節(jié)并非準(zhǔn)確地這樣,但重要的是:磁盤不經(jīng)過格式化是不能使用的。 這里術(shù)語(yǔ)有些模糊: MSDOS 中,格式化 (format)這個(gè)詞還包括了產(chǎn)生文件系統(tǒng)的過程 (下面將討論的 )。這兩個(gè)過程經(jīng)常一起使用,尤其是軟盤。當(dāng)必須區(qū)分時(shí),真正的格式化被稱為 低級(jí)格式化 lowlevel formatting,而建立文件系統(tǒng)被成 19 為 高級(jí)格式化 highlevel formatting。在 UNIX 圈中,這兩者叫格式畫 format和建立文件系統(tǒng) make a filesystem,本書中也這樣稱。 IDE 硬盤和一些 SCSI 硬盤實(shí)際上廠商已經(jīng)做了格式化,并無須重復(fù);因?yàn)槎鄶?shù)人無須關(guān)心它。實(shí)際上,格式化硬盤可能反而不好,比如因?yàn)橛脖P可能需要用特定的方法格式化使壞扇區(qū)被自動(dòng)替換。 磁盤經(jīng)常需要特定的程序來格式化,因?yàn)轵?qū)動(dòng)器的格式化邏輯的接口每個(gè)驅(qū)動(dòng)器都不一樣。格式化程序經(jīng)常在控制器 BIOS 上,或用 MSDOS 程序提供,這都不太容易在 Linux 中使用。 格式化中可能會(huì)發(fā)現(xiàn)磁盤的壞點(diǎn),叫 壞塊 bad blocks or bad sectors。這有時(shí)由驅(qū)動(dòng)器自己處理。但有時(shí),如果壞塊太多,需要一些工作來避免使用磁盤的 這部分。 The logic to do this is built into the filesystem。 下面將說明如何增加這些信息到文件系統(tǒng)。另外,產(chǎn)生一個(gè)只覆蓋這些壞的部分的小分區(qū)也是一個(gè)辦法。如果壞區(qū)較大,這可能是個(gè)好辦法
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