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磁盘物理结构
磁盘由多个盘片组成，每个盘片分为多个同心圆的磁道，磁道又被划分为扇区。盘片两面有磁头进行读写操作。现代磁盘通常采用扇区大小512字节或4KB，物理结构影响数据存取效率。
CHS与LBA地址
**CHS（柱面-磁头-扇区）**是传统磁盘寻址方式，通过三维坐标定位数据：
- 柱面（Cylinder）：所有盘片的同一磁道组成的柱面
- 磁头（Head）：选择具体盘面
- 扇区（Sector）：指定具体扇区位置
**LBA（逻辑块地址）**是现代磁盘采用的线性寻址方式，将整个磁盘空间按顺序编号。转换公式：
LBA = (C × H + H) × S + (S - 1)
操作系统通常使用LBA，磁盘控制器自动转换为CHS。
Ext系列文件系统原理
Ext（Extended File System）是Linux主流文件系统，关键结构：
- 超级块（Superblock）：记录文件系统整体信息（如inode总数、块大小）
- inode表：存储文件元数据（权限、大小、数据块指针）
- 数据块：实际存储文件内容
Ext4改进特性：
- 支持更大的文件和分区（1EB文件，16TB分区）
- 引入Extent取代块映射，提升大文件性能
- 日志功能减少fsck时间
// inode结构示例（简化）
struct ext4_inode {__le16 i_mode; // 文件类型和权限__le64 i_size; // 文件大小__le32 i_block[15];// 数据块指针数组
};
分区与格式化
分区将物理磁盘划分为逻辑单元，常见工具：
fdisk：MBR分区表（最大2TB）gdisk：GPT分区表（支持更大容量）
格式化创建文件系统：
mkfs.ext4 /dev/sda1 # 创建ext4文件系统
参数可指定块大小（如-b 4096）、inode数量等。
路径解析与挂载
路径解析流程：
- 从根目录inode（通常为2）开始查找
- 逐级匹配目录项（dentry）中的文件名与inode编号
- 最终定位目标文件inode
挂载将文件系统接入目录树：
mount /dev/sdb1 /mnt/data # 将分区挂载到/mnt/data
内核维护挂载点信息，通过/proc/mounts可查看。
软硬连接
硬连接：
- 直接指向文件inode，与原始文件等价
- 不能跨文件系统，目录不可用
ln source.txt hardlink创建
软连接（符号链接）：
- 独立文件存储目标路径
- 可跨文件系统，指向目录
ln -s source.txt symlink创建
关键区别：
| 特性 | 硬连接 | 软连接 |
|---|---|---|
| inode | 相同 | 不同 |
| 跨文件系统 | 不可 | 可 |
| 原始文件删除 | 仍有效 | 失效 |
通过ls -i可查看inode编号验证连接类型。