文件系统介绍课件.ppt

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1、,文件系统介绍,有关文件系统的问题,硬盘内部是什么样子？硬盘如何进行数据读写？什么是文件系统？FAT、NTFS、ext3文件系统什么区别？文件系统有什么用处？与存放的数据有何关系？选择哪种文件系统格式化硬盘为宜？,硬盘内部结构图,硬盘读写原理,磁头在读取数据时，将磁粒子的不同极性转换成不同的电脉冲信号，再利用数据转换器将这些原始信号变成电脑可以使用的数据,硬盘组成部分,硬件分区后，将会被划分为面、磁道和扇区。硬盘由一片或几片盘片叠加而成。每盘片都有两个“面”，这两个面都能存储数据，依次称为：0面、1面。每个面都专有一个读写磁头，依次称为：0头、1头。面上磁道号相同的磁道合起来，称为柱面,硬盘组

2、成部分-磁道,磁头依靠磁盘的高速旋转引起的空气动力效应悬浮在盘面上，与盘面的距离不到1微米（约为头发直径的百分之一）。由于磁盘是旋转的，则连续写入的数据是排列在一个圆周上的。我们称这样的圆周为一个磁道（Track）,转动主轴,磁道0,磁道1,磁道2,磁道3,硬盘组成部分扇区,磁盘盘片被分成许多扇形的区域，每个区域叫一个扇区，每个扇区可存储128B2的N次方（N0.1.2.3）字节信息,转动主轴,扇区,扇区,硬盘的逻辑概念-簇,扇区是磁盘最小的物理存储单元，但操作系统无法对数目众多的扇区进行寻址，所以将相邻的扇区组合，形成簇，然后对簇进行管理。每簇可以包括2、4、8、16、32或64个扇区。簇是

3、操作系统所使用的逻辑概念，非物理特性。,转动主轴,扇区,扇区,扇区,扇区,簇,硬盘的逻辑概念-簇的分析,文件数据并是完整地存放在磁盘的一个连续的簇区域内，而往往会分成若干不连续的段，称为文件的链式存储。大簇-访问速度快，占用空间大 小簇-访问速度慢，占用空间小,文件系统简介,在磁盘上建立文件系统的过程通常称为“格式化”如何磁盘扇区之间不建立任何的关系，操作系统就无法知道文件从哪个扇区开始，文件占多少个扇区，文件有什么属性。为了访问磁盘中的数据，就必需在扇区之间建立联系，也就是需要一种逻辑上的数据存储结构：把文件存储于磁盘时所必须的数据结构及磁盘数据的管理方式-文件系统,SAS vs.SATA,

4、SATA ISATA II SATA 3.0Gbps,SAS是一种磁盘连接技术。它综合了现有并行SCSI和串行连接技术（光纤通道、SSA、IEEE1394及InfiniBand等）的优势，以串行通讯为协议基础架构，采用SCSI-3扩展指令集并兼容SATA设备，是多层次的存储设备连接协议栈,SAS 1.0SAS 1.1 SAS 2.0,SAS vs.SATA,1.SAS指令兼容SATA2.SAS1.1和SATA2.0的传输速率都是3.0G3.SAS有冗余端口而SATA只有一个传输端口4.SAS的磁盘转速为10000转而SATA大部分为7200,亲密接触SATA和SAS接口,SAS外部接口实物图,

5、SAS外部接口图,SATA外部接口图,SAS接口图,SATA 使用单个路径来传输数据序列或者按照bit来传输，第二条路径返回响应。控制信息用预先定义的位来传输，并且分散在数据中间，以打包的格式用开/关信号脉冲发送，这样就不需要另外的传输线。SATA带宽为16-bit。并行Ultra ATA总线每个时钟频率传输16bit数据，而SATA仅传输1bit，但是串行总线可以更高传输速度来弥补串行传输的损失。SATA将会引入 1500Mbits/sec带宽或者1.5Gbits/sec带宽。由于数据用8b/10b编码，有效的最大传输峰值是150Mbytes/sec。SATA-1和SATA-2对应的传输速度

6、分别是150MB/s和300MB/s。到2007年，在第三代串行 ATA技术中，存储系统将具有最高达600MB/s的数据带宽。,SATA硬盘介绍,SAS的接口技术可以向下兼容SATA。SAS系统的背板(Backplane)既可以连接具有双端口、高性能的SAS驱动器，也可以连接高容量、低成本的SATA驱动器。因为SAS驱动器的端口与SATA驱动器的端口形状看上去类似，所以 SAS驱动器和SATA驱动器可以同时存在于一个存储系统之中。SATA系统并不兼容SAS，所以SAS驱动器不能连接到SATA背板上,SAS硬盘介绍,SAS硬盘介绍,SAS 使用的扩展器可以让一个或多个 SAS 主控制器连接较多的

7、驱动器。每个扩展器可以最多连接 128 个物理连接，其中包括其它主控连接，其它 SAS 扩展器或硬盘驱动器。高度可扩展的连接机制实现了企业级的海量存储空间需求，同时可以方便地支持多点集群，用于自动故障恢复功能或负载平衡。目前，SAS接口速率为3Gbps，其SAS扩展器多为12端口。不久，将会有6Gbps甚至12Gbps的高速接口出现，并且会有28或36端口的SAS扩展 器出现以适应不同的应用需求。其实际使用性能足于光纤媲美。,SAS硬盘介绍,SAS虽然脱胎于SCSI，但由于其突出的适于高端应用的性能优势，更普遍把SAS与光纤技术进行比较。SAS采用了点到点的连接方式，每个SAS端口提供 3Gb

8、带宽，传输能力与4Gb光纤相差无几，这种传输方式不仅提高了高可靠性和容错能力，同时也增加了系统的整体性能。在磁盘端，SAS协议的交换域能够提供16384个节点，而光纤环路最多提供126个节点。,FC硬盘,4Gb光纤信道传输协议在2002年通过美国国家标准协会（ANSI）的光纤信道实体接口（Fibre Channel-Physical Interfaces，简称FC-PI）规范，而与此同时，10Gb光纤标准也在同一年发表，但由于10Gb光纤并不具备向下兼容的能力，用户如果希望升级到10Gb光纤平台，则必须更换所有基础设施。4Gb是以2Gb为基础延伸的传输协 议，可以向下兼容1Gb和2Gb，在导入

9、4Gb设备时，不需为了兼容性问题更换旧有的设备，不但可以保 护既有的投资，也可以采取渐进式升级的方式，逐步淘汰旧有的2Gb设备。,文件系统基本概念,元数据:数据的数据指数据的属性描述文件，容量大小固定、文件名，开始簇，大小，创建日期、时间，修改日期、时间，文件的读写属性等,文件系统基本概念,不同文件系统，不同格式标准对于NTFS下的Metadata和JFS下的Metadata是不同的，所以linux下兼容NTFS分区，是因为linux可以读取NTFS下的Metadata,文件系统基本概念,访问控制,文件系统基本概念,块数据应用程序直接对磁盘进行数据的读写，而不经过文件系统的缓冲，数据的类型为块

10、数据,块与文件数据,业务系统上区分,需求核心：安全,内容管理应用,实时事务应用,块数据,文件数据,VOD视频医疗PACS,SAM认证计费SQL数据库应用Oracle数据库应用,Windows NTFS 文件系统,Microsoft Windows NT,2000,&XP NTFS 面向对象，非常灵活而易于扩展文件系统布局启动扇区 Boot Sector文件系统相关信息主文件表 Master File Table(MFT)文件和其它对象的管理信息数据区域Data Area文件和其它对象的数据内容高安全性，可靠性,总结,内容：FAT、NTFS、CIFS/NFS、EXT、JFS存储系统与文件系统的关系实验一：磁盘基本实验；介绍磁盘的基本操作和文件系统,