Linux和硬件
| 设备 | 设备在Linux内的文件名 |
|---|---|
| SCSI/SATA/USB硬盘 | /dev/sd[ap] |
| USB | /dev/sd[ap] (与SATA相同) |
| VirtI/O | /dev/vd[ap] (用于虚拟机器内) |
| 软盘 | /dev/fd[0-1] |
| 打印机 | /dev/lp[0-2] (25针打印机)、/dev/usb/lp[0-15] (USB接口) |
| 鼠标 | /dev/input/mouse[0-15] (通用)、/dev/psaux (PS/2接口)、/dev/mouse (当前鼠标) |
| CDROM/DVDROM | /dev/scd[0-1] (通用) 、/dev/sr[0-1] (通用，CentOS较常见) 、/dev/cdrom (当前CDROM) |
| 磁带机 | /dev/ht0 (IDE接口) 、/dev/st0 (SATA/SCSI接口) 、/dev/tape (当前磁带) |
| IDE硬盘机 | /dev/hd[ad] (旧式系统才有) |
磁盘分区
磁盘连接的方式和设备文件名的关系
正常的实体机器大概使用的都是/dev/sd[a-]的设备文件名，至于虚拟机器环境底下，为了加速，可能就会使用/dev/vd[ap]这种设备文件名！
由于SATA/USB/SAS等磁盘接口都是使用SCSI模组来驱动的，因此这些接口的设备文件名都是/dev/sd[ap]的格式。所以SATA/USB接口的磁盘根本就没有一定的顺序，那如何决定他的设备文件名呢？这个时候就得要根据Linux核心检测到磁盘的顺序了！
例题： 如果你的PC上面有两个SATA磁盘以及一个USB磁盘，而主机板上面有六个SATA的插槽。这两个SATA磁盘分别安插在主机板上的SATA1, SATA5插槽上， 请问这三个磁盘在Linux中的设备文件名为何？ 答： 由于是使用检测到的顺序来决定设备文件名，并非与实际插槽代号有关，因此设备文件名如下：
- SATA1插槽上的文件名：/dev/sda
- SATA5插槽上的文件名：/dev/sdb
- USB磁盘(开机完成后才被系统捉到)：/dev/sdc
MSDOS (MBR) 分区表格式与限制
- 主要开机记录区(Master Boot Record, MBR)：可以安装开机管理程序的地方，有446 bytes
- 分区表(partition table)：记录整颗硬盘分区的状态，有64 bytes
由于分区表所在区块仅有64 bytes容量，因此最多仅能有四组记录区，每组记录区记录了该区段的启始与结束的磁柱号码。 这四个分区的记录被称为主要(Primary)或扩展(Extended)分区。
- 其实所谓的『分区』只是针对那个64 bytes的分区表进行设定而已！
- 硬盘预设的分区表仅能写入四组分区信息
- 这四组分区信息我们称为主要(Primary)或扩展(Extended)分区
- 分区的最小单位『通常』为磁柱(cylinder)
- 当系统要写入磁盘时，一定会参考磁盘分区表，才能针对某个分区进行资料的处理
在Windows/Linux系统中，我们通过扩展分区(Extended)的方式来处理更多的分区！扩展分区的想法是：利用额外的磁区来记录更多的分区信息，扩展分区并不是只占一个区块，而是分布在每个分区的最前面几个磁区来记载分区信息！由扩展分区继续切出来的分区，就被称为逻辑分区(logical partition)。逻辑分区的设备名称号码一般由5号开始，前4个是主分区或者扩展分区。
MBR 主分区、扩展分区与逻辑分区的特性：
- 主要分区与扩展分区最多可以有四个(硬盘的限制)；
- 扩展分区最多只能有一个(操作系统的限制)；
- 逻辑分区是由扩展分区持续切割出来的分区；
- 能够被格式化后，作为资料存取的分区为主要分区与逻辑分区。扩展分区无法格式化；
- 逻辑分区的数量依操作系统而不同，在Linux系统中SATA硬盘已经可以突破63个以上的分区限制。
如果扩展分区被破坏，所有逻辑分区将会被删除。
GUID partition table, GPT磁盘分区表
因为过去一个磁区大小就是512bytes 而已，不过目前已经有4K 的磁区设计出现！为了相容于所有的磁盘，因此在磁区的定义上面， 大多会使用所谓的逻辑区块位址(Logical Block Address, LBA)来处理。GPT 将磁盘所有区块以此LBA(预设为512bytes ！) 来规划，而第一个 LBA 称为LBA0 (从0 开始编号)。
与MBR仅使用第一个512bytes区块来纪录不同， GPT使用了34个LBA区块来纪录分区信息！同时与过去MBR仅有一的区块，被干掉就死光光的情况不同， GPT除了前面34个LBA之外，整个磁盘的最后33个LBA也拿来作为另一个备份！详细的结构有点像底下的模样：
LBA0 (MBR 相容区块) 与MBR模式相似的，这个相容区块也分为两个部份，一个就是跟之前446 bytes相似的区块，储存了第一阶段的开机管理程序！而在原本的分区表的纪录区内，这个相容模式仅放入一个特殊标志的分区，用来表示此磁盘为GPT格式之意。而不懂GPT分区表的磁盘管理程序，就不会认识这颗磁盘，除非用户有特别要求要处理这颗磁盘，否则该管理软件不能修改此分区信息，进一步保护了此磁盘喔！
LBA1 (GPT 表头纪录) 这个部份纪录了分区表本身的位置与大小，同时纪录了备份用的GPT 分区(就是前面谈到的在最后34 个LBA 区块) 放置的位置， 同时放置了分区表的检验机制码(CRC32 )，操作系统可以根据这个检验码来判断GPT 是否正确。若有错误，还可以透过这个纪录区来取得备份的GPT(磁盘最后的那个备份区块) 来恢复GPT 的正常运作！
LBA2-33 (实际纪录分区信息处) 从LBA2区块开始，每个LBA都可以纪录4笔分区纪录，所以在预设的情况下，总共可以有4*32 = 128笔分区纪录喔！因为每个LBA有512bytes，因此每笔纪录用到128 bytes的空间，除了每笔纪录所需要的识别码与相关的纪录之外，GPT在每笔纪录中分别提供了64bits来记载开始/结束的磁区号码，因此，GPT分区表对于单一分区来说，他的最大容量限制就会在『 2^64 * 512bytes = 2^63 * 1Kbytes = 2^33 *TB = 8 ZB 』，要注意1ZB = 2^30 TB。
现在GPT 分区预设可以提供多达128 笔纪录，而在Linux 本身的核心设备纪录中，针对单一磁盘来说，虽然过去最多只能到达15 个分区，不过由于Linux kernel 透过udev 等方式的处理，现在Linux 也已经没有这个限制在了！此外，GPT 分区已经没有所谓的主、扩展、逻辑分区的概念，既然每笔纪录都可以独立存在， 当然每个都可以视为是主分区！每一个分区都可以拿来格式化使用！
BIOS 搭配MBR/GPT 的开机流程
- BIOS：开机主动执行的固件，会认识第一个可开机的设备；
- MBR：第一个可开机设备的第一个磁区内的主要开机记录区块，内含开机管理程序；
- 开机管理程序(boot loader)：可读取核心文件来执行的软件；
- 核心文件：开始操作系统的功能…
第二点要注意，如果分区表为GPT 格式的话，那么BIOS 也能够从LBA0 的MBR 相容区块读取第一阶段的开机管理程序码， 如果开机管理程序能够认识GPT 的话，那么使用BIOS 同样可以读取到正确的操作系统核心！换句话说， 如果开机管理程序不懂GPT ，例如Windows XP 的环境，那自然就无法读取核心文件，开机就失败了！
boot loader的主要任务有：
- 提供选单：使用者可以选择不同的开机项目，这也是多重开机的重要功能！
- 载入核心文件：直接指向可开机的程序区段来开始操作系统；
- 转交其他loader：将开机管理功能转交给其他loader负责。
UEFI BIOS搭配GPT开机的流程
UEFI(Unified Extensible Firmware Interface，统一可扩展固件接口)主要是想要取代BIOS 这个固件界面。如果开发者够厉害，可以在UEFI 开机阶段就让该系统了解TCP/IP 而直接上网。
| 比较项目 | 传统BIOS | UEFI |
|---|---|---|
| 使用程序语言 | 组合语言 | C语言 |
| 硬件资源控制 | 使用中断(IRQ)管理、不可变的记忆体存取、不可变的输入/输出存取 | 使用驱动程序与协议 |
| 处理器运行环境 | 16位 | CPU保护模式 |
| 扩充方式 | 通过IRQ连结 | 直接载入驱动程序 |
| 第三方厂商支持 | 较差 | 较佳且可支持多平台 |
| 图形化能力 | 较差 | 较佳 |
| 内建简化操作系统前环境 | 不支持 | 支持 |
由于过去cracker经常藉由BIOS开机阶段来破坏系统，并取得系统的控制权，因此UEFI加入了一个所谓的安全启动(secure boot)机制，这个机制代表着即将开机的操作系统必须要被UEFI所验证，否则就无法顺利开机！微软用了很多这样的机制来管理硬件。不过加入这个机制后，许多的操作系统，包括Linux ，就很有可能无法顺利开机！所以，某些时刻，可能得要将UEFI的secure boot功能关闭，才能够顺利的进入Linux。
Linux安装模式下，磁盘分区的选择(极重要)
文件系统与目录树的关系(挂载)
所谓的『挂载』就是利用一个目录当成进入点，将磁盘分区的资料放置在该目录下；也就是说，进入该目录就可以读取该分区的意思。这个动作称为『挂载』，那个进入点的目录称为『挂载点』。由于整个Linux系统最重要的是根目录，因此根目录一定需要挂载到某个分区的。
重点回顾
- 在Linux系统中，每个设备都被当成一个文件来对待，每个设备都会有设备文件名。
- 磁盘设备文件名通常分为两种，实际SATA/USB设备文件名为/dev/sd[ap]，而虚拟机的设备可能为/dev/vd[ap]
- 磁盘的第一个磁区主要记录了两个重要的信息，分别是： (1)主要开机记录区(Master Boot Record, MBR)：可以安装开机管理程序的地方，有446 bytes (1)分区表(partition table)：记录整颗硬盘分区的状态，有64 bytes；
- 磁盘的MBR 分区方式中，主要与扩展分区最多可以有四个，逻辑分区的设备文件名号码，一定由5号开始；
- 如果磁盘容量大于2TB 以上时，系统会自动使用GPT 分区方式来处理磁盘分区。
- GPT 分区已经没有扩展与逻辑分区的概念，所有的分区都是主分区！
- 某些操作系统要使用GPT 分区时，必须要搭配UEFI 的新型BIOS 格式才可安装使用。
- 开机的流程由：BIOS–>MBR–>boot loader–>核心文件；
- boot loader的功能主要有：提供选单、载入核心、转交控制权给其他loader
- boot loader可以安装的地点有两个，分别是MBR 与boot sector
- Linux操作系统的文件使用目录树系统，与磁盘的对应需要有『挂载』的动作才行；
- 新手的简单分区，建议只要有/及swap两个分区即可