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  • 关系型数据在磁盘上的存储布局 1.基于page的heap file Heap file是保存page数据的一种数据结构。从功能上来说,Heap file类似于内存数据结构中的链表。它可以作为通用数据项的一种无序容器。 Heap file和链表...

    关系型数据在磁盘上的存储布局

    1.基于pageheap file

    Heap file是保存page数据的一种数据结构。从功能上来说,Heap file类似于内存数据结构中的链表。它可以作为通用数据项的一种无序容器。

    Heap file和链表结构类似的地方:

    --高效的增加(append)功能

    --支持大规模顺序扫描

    --不支持随机访问

    下面是Heap file自有的一些特性:

    --数据保存在二级存储体(disk)中:Heapfile主要被设计用来高效存储大数据量,数据量的大小只受存储体容量限制;

    --Heapfile可以跨越多个磁盘空间或机器:heapfile可以用大地址结构去标识多个磁盘,甚至于多个网络;

    --数据被组织成页;

    --页可以部分为空(并不要求每个page必须装满);

    页面可以被分割在某个存储体的不同的物理区域,也可以分布在不同的存储体上,甚至是不同的网络节点中。我们可以简单假设每一个page都有一个唯一的地址标识符PageAddress,并且操作系统可以根据PageAddress为我们定位该Page

    下面是heap file的一些主要的接口:

    class HeapFile 

    {

    PageIterator scan();

    PageAddress allocate();

    void deallocate(PageAddress);

    Page read(PageAddress);

    void write(PageAddress, Page);

    PageAddress find_free(int minsize);

    };

    class PageIterator 

    {

    Page first();

    boolean hasNext();

    Page next();

    };

    1.1 基于链表的heap file实现

    一种简单的基于链表的heap file实现方案的磁盘结构布局:


    但是这种方案存在这样的问题:HeapFile::find_free(int minsize)的开销比较大。如上图,我们要定位存在剩余空间的pagepage3),那么我们必须从开始遍历很多pagepage1page2)。我们发现,这时的遍历I/O开销是这个数据存储区,显然这样I/O开销就太高。

    1.2 基于索引的heap file实现

    一个简单的,但是比较高效的heap file的实现是:用少量的block去存放所有page的地址索引和它们剩余的空间大小。


    page1page2都是满的,它们的剩余空间大小n1n2都为零。我们寻找一个存在剩余空间的page仍然需要遍历索引,但是这时我们的开销仅仅是一个磁盘的I/O

    如果索引page是多个的话,那么我们可以采用链表的形式存储page索引,如下图所示


    我们假设有如下参数:

    Page size16K

    Page address size32bits

    那么,每个索引项(即是索引Page的记录项)的大小:

    Bits for free space+Bits for page addresslog2(16 KB)+32=17+32 bits=49 bits

    则,每个索引page能索引的数据大小为:

    16 KB/49 bits=2674 pages=42 MB

    2.数据的序列化

    我们稍稍从磁盘整体布局离题讨论一下如何从tuple record转化成字节数组。

    2.1定长record的序列化

    对于一些关系型数据,所有的record必须具有相同的长度。例如,思考一下用下面的SQL定义的关系型schema

    CREATE TABLE Person1 (

        name      CHAR(100) NOT NULL,

        age       INTEGER NOT NULL,

        birthdate DATETIME NOT NULL

    )

    所有的记录都具有一样的字节数:

    100 * sizeof(CHAR) + sizeof(INTEGER) + sizeof(DATETIME)

    那么定长record可以采用如下的序列化方式:


    从schema上来说,我们可以检查每个字段的大小,从而将字节数组解码成不同的字段。

    2.2变长record的序列化

    假设我们改变上面Person1表的schema定义,使name可以是不超过1024个字符。Schema如下:

    CREATE TABLE Person2 (

        name      VARCHAR(1024) NOT NULL,

        age       INTEGER NOT NULL,

        birthdate DATETIME

    )

    上面tablerecord是边长的是由于:

    --name字段是一个变长的字符串;

    --birthdate可以为NULL

    变长record的序列化的关键是字段边界的界定。一种比较流行的方法是在record的首部保存字段边界的offset

    Person2record的编排方式如下:


    Note:我们在首部设置4个整型去存储三个字段的四个边界offset

    上面的编排方式很自然的提供一种NULL字段的编排方式--可以标识该字段的值为NULL,如下图:


    第三个offset和第四个offset指向同一个位置,那么就表明第三个字段的大小是零,即是一个NULL值。

    3 Page Format

    现在我们要具体的描述一下数据在page中是如何编排的。

    我们做一个简单化的设想:每个page中的tuple record具有相同的schema

    这种简单化的设想有两个重要的结果:

    1. 每个关系表至少占用一个page

    2. 每个page中保存的要么是定长的数据,要么是变长数据;

    Page编排格式中有两个变量:一个是为了定长数据,一个是为了变长数据。对于DMSDatabase Management System)来说,Page Format必须具有如下的特性:

    1.高效利用磁盘空间;

    2.支持scaninsertdeletemodify record的功能,并且要求高效和尽量少的I/O

    3.有一个高效的为每一个record分配唯一ID的方式。并且某个recordID不会由于数据库的modifyinsertdelete而改变;

    4.每个record的大小不能超过一个Page的有效存储大小,这个特性在以后的章节将会被放宽。

    3.1基于定长recordpage format

    Page中组织编排定长record相对来说是比较容易的。常用的方法是将一个Page的初始数据段分割成大小相等的Mslot,每个slot装载一个recordPage的最后一段存储着一个整数M和标识对应的slot是否为空的M bit


    定长recordPage的维护也非常简单。

    Record ID

    record rRecord ID可以是这种结构<pid(P), offset(r)>

    Record ID的一个重要的特性是它的分配是持久的——它不因数据库的改变而受到影响。甚至,Record ID作为数据库定位该record在物理磁盘上位置的依据,是完全能胜任的。

    创建一个新的Record

    record r插入到page P中,

    1.将page P中的最后sizeofint)个字节读出来作为M

    2.然后在倒着遍历M bits

    3.如果所有M bit都是1,那就表明page P没有多余的空间存储record r

    4.如果K-th bit0(当然这个K是离结尾最近的那个为0的),那么,record r可以存储在P[nk:n(k+1)]的位置,其中n=sizeof(r),最后将K-th bit置为1.

    修改record

    修改一个record,我们可以很简单的用该record的新值去覆盖旧的值。这是由于都是定长数据,它的边界不会因为record的值而受到影响。

    删除record

    删除一个record,就将对应的那个bit1改变成0即可。

    3.2.变长recordPage Format

    在一个Page中保存变长数据以及对该数据的维护相对来说都是比较困难的,因为:

    1.record的边界以及字段的边界都依赖于数据内容(即是record的值);

    2.Record被修改时,record的大小可能会改变,这就造成物理上对该record的重新定位。这就需要一个非常高效的在一个Page内的或是多个Pagerecord迁移方法;

    3.如果Record ID需要持久,那么尽管该record已经被迁移,那么该record被分配到的Record ID也不能改变。

    一个有效的设计方法是维护一个Page首部去跟踪free空间和record的索引。


    Record ID的分配

    Record ID是由page ID和目录索引组成的。

    创建一个新的record

    record r插入到page P中,

    1.确保page P中的剩余空间能存放sizeof(r)的数据和(sizeof(offset)+sizeof(int))的目录索引;

    2.将r从剩余空间的开始写入;

    3.修改目录索引信息:offsetrecord size

    4.修改空余空间指针的指向。

    删除record

    record ipage P中删除:

    1.如果i是最后一个record,我们只需将最后一个目录索引删除,在修改空余空间的指向即可;

    2.如果i不是最后一个,我们只需将该record对应的目录索引的offset设置为-1即可。

    修改record

    假设r是一个旧的值,r’是一个新的值。ir的索引。

    如果|r’|<=|r|,那么就将新的值写的offset(i),修改对应的目录索引的sizesizeof(r’)

    如果|r|<=|r’|

    --如果该record所在的page P还有空余的空间能够存放r’,那么

    1.将r’写入page P

    2.修改offset(i),更新到r’存储的位置;

    3.更新空余空间的指针。

    --如果剩余空间不足以存放r’,那么我们就尝试压缩page P(由于删除操作使得page中有很多空洞,所以可以压缩)。压缩后,如果存在足够的空间存放r’,那么就按上面的顺序增加r’;如果还是没有足够的空间存放r’,那么:

    1.申请一个新page,将r’写入到新page中。由于r’在不同的page中,所以它有一个不同的Record ID

    2.将r’的Record ID写入到r中去。

    4.处理比较大的record

    在这个部分,我们专注讨论一下一个record保存在多个page中的方法。

    4.1.recordpage保存的动因

    一个明显的动因是当一个record的大小超出了page sizerecord域被设计用来承载一个大的对象,比如:文件,多媒体数据等等。几乎可以肯定的是,BLOB记录必须跨越多个page

    另一个动因是避免空间的浪费。思考一下,在上面介绍的定长record的存储中,如果record的大小略大于1/2page size,那么我们的一个page只能存放一个record,我们浪费几乎浪费了一半的存储空间。在这种情况下,我们采用recordpage存储将获益匪浅。

    4.2.Spanned records(跨pagerecord

    --如果一个record存储在多个page中,那么我们就说它spanned。否则,unspanned

    --Spanned record分别保存在不同的record fragment中。每个片段在一个page中。

    --每个record必须用1 bit去标识该record是否spanned

    --每一个record fragment都需要保存下一个record fragment的地址,使得众多的record fragment能够串联起来。




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  • 内存和磁盘关系

    千次阅读 2020-02-06 11:43:05
    文章目录内存和磁盘的区别程序,内存和磁盘的交互关系磁盘缓存缓存虚拟内存分页式虚拟内存分段式虚拟内存从代码编写角度来节约内存磁盘的物理结构固态硬盘 VS 传统硬盘固态硬盘 VS 内存经典提问环节 内存和磁盘的...

    内存和磁盘的区别

    存储方式

    存储方式
    内存利用电流来实现存储
    磁盘利用磁效应来实现存储的

    存储容量
    内存是高速高价,而磁盘则是低速廉价

    程序,内存和磁盘的交互关系

    重点:存储在磁盘中的程序需要读入到内存后才能运行
    图:
    在这里插入图片描述

    磁盘缓存

    定义:把从磁盘中读取的数据存储到内存空间中的方式,这样一来,当接下来需要读取同一数据时,就不用通过实际的磁盘,而是从磁盘缓存中把内容读出

    缓存

    定义:把低速设备的数据保存在高速设备中,需要时可以直接将其从高速设备中读出的方式

    示例
    1、磁盘把数据缓存在内存中

    2、Web 浏览器就可以把获取的数据暂时保存在磁盘中,然后在需要时再显示磁盘中的数据

    虚拟内存

    定义:指把磁盘的一部分作为假想的内存来使用

    作用:通过借助虚拟内存,在内存不足时也可以运行程序

    本质
    1、通过打时间差的方式,把实际内存的内容和磁盘上的虚拟内存的内容进行部分置换(swap),并同时运行程序

    2、虚拟内存虽说是把磁盘作为内存的一部分来使用,但实际上正在运行的程序部分,在这个时间节点上必须存在在内存当中

    分页式虚拟内存

    定义:在不考虑程序构造的情况下,把运行的程序按照一定大小的页(page)进行分割,并以页为单位在内存和磁盘间进行置换

    实现方式
    1、Windows 在磁盘上提供了虚拟内存用的文件(page file,页文件)。该文件由 Windows 自动做成和管理。文件的大小也就是虚拟内存的大小,通常是实际内存的相同程度至两倍程度

    2、把磁盘的内容读出到内存称为 Page In,把内存的内容写入磁盘称为Page Out,进行相应的替换操作
    图:
    在这里插入图片描述

    分段式虚拟内存

    定义: 把要运行的程序分割成以处理集合及数据集合等为单位的段落,然后再以分割后的段落为单位在内存和磁盘之间进行数据置换。

    从代码编写角度来节约内存

    定义:通过 DLL 文件实现函数共有

    方式:是在程序运行时可以动态加载 Library(函数和数据的集合)的文件。此外,还有一个需要大家注意的地方,那就是多个应用可以共有同一个 DLL 文件。而通过共有同一个 DLL 文件则可以达到节约内存的效果

    图:
    在这里插入图片描述

    磁盘的物理结构

    磁盘划分方式: 划分的方式有扇区方式和可变长方式两种,前者是指将磁盘划分为固定长度的空间,后者则是指把磁盘划分为长度可变的空间

    扇区:把磁盘表面分成若干个同心圆的空间就是“磁道”,把磁道按照固定大小(能存储的数据长度相同)划分而成的空间就是“扇区”

    :(计算机术语)磁盘文件存储管理的最小单位

    簇的大小
    1 簇可以是 512 字节(1 簇 = 1 扇区)、1KB(1 簇 = 2 扇区)、2KB、4KB、8KB、16KB、32KB(1 簇 = 64 扇区)

    关于簇的容量讨论
    1、从存储方式: (尽量减小)不管是硬盘还是软盘,不同的文件是不能存储在同一个簇中的,否则就会导致只有一方的文件不能被删除
    2、从读取方式看:(尽量增大)如果减少簇的容量,磁盘访问次数就会增加,就会导致读写文件的时间变长

    固态硬盘 VS 传统硬盘

    1、 读写速度快。固态硬盘采用闪存作为存储介质,不像机械硬盘那样有机械转动,寻道时间几乎为0,并且读写速度超越机械硬盘几倍甚至几十倍,2.5寸SATA3固态硬盘已经能够达到500MB/s的持续读写速度,PCIE固态硬盘甚至能达到2GB/s,然而最重要的是固态硬盘的4K小文件读写能达到机械硬盘的上百倍,这就是使用固态硬盘后电脑不会卡机的原因。

    2、 体积小,重量轻。固态盘抛弃了机械硬盘的结构(磁头、盘片、马达等等),纯电路板与半导体元器件组成,因此体积可以非常小,同时重量也可以变得非常轻。

    3、 低功耗。没有机械运动的固态硬盘功耗要小于机械硬盘。

    4、 无噪音。没有机械运动的固态硬盘运行时几乎没任何声音。

    5、 防震抗摔性:传统硬盘都是磁碟型的,数据储存在磁碟扇区里,而固态硬盘数据存储与闪存中。机械硬盘如果发生碰撞或者磕碰容易丢失数据甚至损坏,而固态硬盘没有机械部件,在剧烈晃动或者震荡时不易丢失数据。

    固态硬盘 VS 内存

    ssd的读写速度远没有内存快。现在最好的ssd硬盘读写大概500mb/s,而现在一般的ddr3代1333的速度读写在7000mb/s以上,不是一个数量级的。

    经典提问环节

    1、通过使用内存来提高磁盘访问速度的机制称为什么?
    (Disk Cache (磁盘缓存)
    解析:
    磁盘缓存是指,把从磁盘中读出的数据存储在内存中,当该数据再次被读取时,不是从磁盘而是直接从内存中高速读出

    2、把磁盘的一部分作为假想内存来使用的机制称为什么?
    虚拟内存  (virtual memory)

    3、Windows 中,在程序运行时,存储着可以动态加载调用的函数和数据的文件称为什么?
    DLL  (DLL 文件) Dynamic Link Liabrary 英 [daɪˈnæmɪk] adj. 动态的

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  • 数据库在磁盘上的存储

    千次阅读 2018-11-02 22:09:40
    关系型数据在磁盘上的存储布局: https://blog.csdn.net/cjfeii/article/details/8884658#t10 基于page的heap file 深入理解数据库磁盘存储(Disk Storage): ... ...

    关系型数据在磁盘上的存储布局:
    https://blog.csdn.net/cjfeii/article/details/8884658#t10

    基于page的heap file
    深入理解数据库磁盘存储(Disk Storage):
    https://blog.csdn.net/u011537073/article/details/49157903

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  • 1. 所谓的磁盘分为硬盘和软盘, 是存储设备 2, 分区是将磁盘划分后不同的存储区域, 是一个物理层次的概念 3, 卷是将分区格式化后, 创建了文件系统, 并且被系统所识别和访问的存储区域, (如windows系统可识别和访问...

    最近被磁盘, 卷, 分区, 驱动器的概念所困惑, 查了各种资料, 还是国外的资料比较让我满意, 下面是我看了资料后的理解:

    1. 所谓的磁盘分为硬盘和软盘, 是存储设备

    2, 分区是将磁盘划分后不同的存储区域, 是一个物理层次的概念

    3, 卷是将分区格式化后, 创建了文件系统, 并且被系统所识别和访问的存储区域, (如windows系统可识别和访问NTFS, 不识别和访问ext3文件系统), 是操作系统管理层次的概念

    4, 在windows系统中, 分区在格式化后会分配盘符, C:, D:, 这时候, C: , D:就是理解为卷; 而卷在unix/linux系统中, 一般表现为挂载点, 挂载在某一个目录中

    5, 驱动器可以是分区, 卷, 或者磁盘(disk drive)

          下面这几个英语资料挺好的, 推荐看看, 直接下面的中文资料, 看看就好...


    Volume (computing) - Wikipedia, the free encyclopedia  

    https://en.wikipedia.org/wiki/Volume_(computing)


    Difference Between Partition and Volume  

    http://www.differencebetween.com/difference-between-partition-and-vs-volume/


    Differences between volume, partition and drive
    http://unix.stackexchange.com/questions/87300/differences-between-volume-partition-and-drive



    基本磁盘-动态磁盘-GPT磁盘-MBR磁盘-RAID阵列磁盘的区别_漂流瓶_新浪博客  
    http://blog.sina.com.cn/s/blog_51374bb80100pyoy.html


    基本磁盘
    基本磁盘使用主分区、扩展分区和逻辑驱动器组织数据。格式化的分区也称为卷(术语“卷”和“分区”通常互换使用(guyue:还有"驱动器"术语也互用))
    。在此 Windows 版本中,基本磁盘可以有四个主分区或三个主分区和一个扩展分区。扩展分区可以包含无数个逻辑驱动器。基本磁盘上的分区不能与其他分区共享或拆分数据。基本磁盘上的每个分区都是该磁盘上一个独立的实体。
      基本磁盘是包含主分区、扩展分区或逻辑驱动器(guyue:逻辑分区)的物理磁盘。基本磁盘上的分区和逻辑驱动器(guyue:逻辑分区)称为基本卷。只能在基本磁盘上创建基本卷。

      可在基本磁盘上创建的分区个数取决于磁盘的分区形式:
      1, 对于主启动记录 (MBR) 磁盘,可以最多创建四个主分区,或最多三个主分区加上一个扩展分区。在扩展分区内,可以创建多个逻辑驱动器。
      2, 对于 GUID 分区表 (GPT) 磁盘,最多可创建 128 个主分区。由于 GPT 磁盘并不限制四个分区,因而不必创建扩展分区或逻辑驱动器。
      可以向现有的主分区和逻辑驱动器添加更多空间,方法是在同一磁盘上将原有的主分区和逻辑驱动器扩展到邻近的连续未分配空间。要扩展基本卷,必须使用 NTFS 文件系统将其格式化。可以在包含连续可用空间的扩展分区内扩展逻辑驱动器。如果要扩展的逻辑驱动器大小超过了扩展分区内的可用空间大小,只要存在足够的连续未分配空间,扩展分区就会增大直到能够包含逻辑驱动器的大小。有关描述如何扩展基本卷的说明,请参阅扩展基本卷。
      在运行 MS-DOS、Windows 95、Windows 98、Windows Millennium Edition、Windows NT 4.0 或 Windows XP Home Edition 且配置成通过 Windows XP Professional 或 Windows Server 2003 操作系统来双引导的计算机上,始终使用基本卷而不使用动态卷。这些操作系统不能访问存储在动态卷上的数据。
    Windows XP Professional 和 Windows Server 2003 操作系统不支持使用 Windows NT 4.0 或更早版本创建的多磁盘基本卷,如卷集、镜像集、带区集或带奇偶校验的带区集。有关使用 Windows NT 4.0 多磁盘基本卷的信息,请参阅使用 Windows NT 4.0 多磁盘存储。
    动态磁盘
    动态磁盘可以包含无数个“动态卷”
    ,其功能与基本磁盘上使用的主分区的功能相似。基本磁盘和动态磁盘之间的主要区别在于动态磁盘可以在计算机上的两个或多个动态硬盘之间拆分或共享数据。例如,一个动态卷实际上可以由两个单独的硬盘上的存储空间组成。另外,动态磁盘可以在两个或多个硬盘之间复制数据以防止单个磁盘出现故障。此功能需要更多硬盘,但提高了可靠性。
    不知您是否遇到过这样的情况:在装某个软件时,它规定必须安装在磁盘的某个分区上,而恰恰此分区的磁盘空间不够了,怎么办?您一定会想到某些改变磁盘分区大小的软件。用第三方软件来解决是一个非常好的方法,而笔者提供的则是另一种方法,那就是“动态磁盘”。
    什么是“动态磁盘”?“动态磁盘”又有什么作用呢?磁盘的使用方式可以分为两类:一类是“基本磁盘”。“基本磁盘”非常常见,我们平时使用的磁盘类型基本上都是“基本磁盘”。“基本磁盘”受26个英文字母的限制,也就是说磁盘的盘符只能是26个英文字母中的一个。因为A、B已经被软驱占用,实际上磁盘可用的盘符只有C~Z 24个。另外,在“基本磁盘”上只能建立四个主分区(注意是主分区,而不是扩展分区);另一种磁盘类型是“动态磁盘”。“动态磁盘”不受26个英文字母的限制,它是用“卷”来命名的。“动态磁盘”的最大优点是可以将磁盘容量扩展到非邻近的磁盘空间。正是这个特点可以帮助我们解决上面的那个问题。
      怎样知道自己的磁盘属于哪种类型呢?方法很简单,点击“开始→程序→管理工具→计算机管理”(Windows 2003 Server系统),在计算机管理的选项中找到磁盘管理,点击左键,从右面的参数显示中就可以看到了。
      那么,“基本磁盘”和“动态磁盘”又有什么关系呢?它们可否互相转换?如果你的磁盘是“基本磁盘”,完全可以升级到“动态磁盘”,但要注意的是你的磁盘里必须有最少1MB没有被分配的空间。升级方法非常简单:右击“磁盘管理”界面右侧的磁盘序号,在菜单中选择“转换到动态磁盘”就可以了。升级过程会自动完成,在升级过程中,磁盘的数据不会丢失。
      升级完成后,就可以利用它来解决上面的问题了。方法是:在磁盘管理中单击那个未被分配的空间,选择“新建卷”,然后按提示一步一步进行就可以了。磁盘空间不够的问题随之解决。
      注意:从“基本磁盘”升级到“动态磁盘”,磁盘数据是不会改变的,但是从“动态磁盘”返回到“基本磁盘”,磁盘中的数据会全部丢失。所以一定要慎用此功能。
      使用动态磁盘,可以不限制卷的数量,还可以随时改变卷的大小。 不过,动态磁盘无法通过Win98/XP Home访问,在Win2000/WinXP Pro双操作系统的环境下也无法使用,需要特别注意。此外,一旦升级到动态磁盘,就无法再返回到原来的基本磁盘(除非重新分区),因此,最好不要把启动磁盘升级以保证安全。
      很多骨灰级DIYer手中都有不止一个硬盘,而这些硬盘往往容量都比较小,下载或安装大型软件时,往往会遇到磁盘空间不足的情况。使用Win2000/XP的“动态磁盘”功能,可以把两个硬盘当成一个使用,减少很多不便。不过,此方法不适用于移动硬盘。
      下面我们把两个硬盘合并为一个驱动器为例进行说明。为防止操作失败导致原有数据损坏,建议先备份所有数据再开始操作:
      1.点击“我的电脑-管理-计算机管理-存储-磁盘管理”。
    2.右键选中打算升级为动态磁盘的硬盘号,选择“转换到动态磁盘”。合并多个硬盘时,先右键点击前面的硬盘,选择“转换到动态磁盘”。然后右键点击刚才转换来的动态磁盘,选择“新建卷”/“跨区”,我们将启动盘取消,选中磁盘0与磁盘2。
    注意:假如原有一个100M的简单卷,右键点击这个简单卷,选择“扩展卷”,完成相关设定后变成200M,但是一旦选择“删除卷”,原有的N个简单卷将全部丢失,并不会一个一个的删除简单卷以达到释放空间的目的,而是一次性全部删除这些简单卷。这点请格外注意。
    磁盘阵列(RAID)
    磁盘阵列是RAID的中文名称,也就是将多个物理磁盘组成一个逻辑磁盘
    。目前RAID常用的有RAID0,RAID1,RAID0+1/1+0,RAID5。我们以两个80GB的磁盘为例。
    1、RAID0是将两个磁盘连接变成一个逻辑磁盘,结果是我们得到了一个120GB的逻辑磁盘,数据是分别写在2个磁盘中的,读取时从2个盘中一起读,可以成倍的提高存储子系统的性能。但这种方法安全性是最差的,一旦有一个硬盘损坏,所有数据就都没有了。
    2、RAID1是将2个硬盘划分为两部分,一个存数据,另一个做备份,也就是说80GB存数据80GB做备份。这样的数据安全性是最好的,但磁盘空间利用率很低,只有50%。
    3、 容错性:     有 冗余类型:   奇偶校验
      热备盘选项: 有 读性能:     高
      随机写性能: 低 连续写性能: 低
      需要的磁盘数:三个或更多
      可用容量:(n-1)/n的总磁盘容量(n为磁盘数)
      典型应用:随机数据传输要求安全性高,如金融、数据库、存储等。
    RAID 5 是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。 以四个硬盘组成的RAID 5为例,其数据存储方式如图4所示:图中,P0为D0,D1和D2的奇偶校验信息,其它以此类推。由图中可以看出,RAID 5不对存储的数据进行备份,而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上,并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后,利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。
      RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以为系统提供数据安全保障,但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度,只是多了一个奇偶校验信息,写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息,RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID 1高,存储成本相对较低。
    磁盘阵列&动态磁盘raid
    简单一点的讲:磁盘阵列是硬阵列(需要硬件层次的raid卡),而动态磁盘是软阵列(软件实现)。

    在划分动态卷时会可以看到这样几个类型的动态卷。
    1.简单卷:包含单一磁盘上的磁盘空间,和分区功能一样。
    2.跨区卷:跨区卷将来






    ///

    磁盘分为两类,一类是硬盘,一类是软盘



    ///

    分区就是磁盘被分成的若干个区域;将分区分派一个盘符并格式化后就可以对该分区进行存取操作了,这时的分区就可以叫驱动器(guyue: 或叫卷)了。
    磁盘类型有基本磁盘和动态磁盘。基本磁盘上的分区叫做基本卷,动态磁盘上的分区就叫动态卷。 
    包含关系:磁盘最大(有两种类型,基本和动态),然后就是分区(驱动器)(guyue: 或卷)。

    这是我的理解。 
    基本和动态磁盘可以进行转换,一般都用基本磁盘。由基本转动态简单,但是由动态转基本就比较麻烦了,必须删除磁盘上所有分区,再进行转化。





    ///


    硬盘上的存储区域
    。驱动器使用一种文件系统(如 FAT 或 NTFS)格式化卷,并给它指派一个驱动器号。单击“Windows 资源管理器”或“我的电脑”中相应的图标可以查看驱动器的内容。一个硬盘包括好多卷,一卷也可以跨越许多磁盘
    基本卷

    驻留在基本磁盘上的主磁盘分区或逻辑驱动器
    启动卷
    包含 Windows 操作系统及其支持文件的卷。启动卷可以是系统卷,但不必一定是系统卷
    动态卷
    驻留在动态磁盘上的卷。Windows 支持五种类型的动态卷:简单卷、跨区卷、带区卷、镜像卷和 RAID-5 卷。动态卷通过使用文件系统来格式化(例如,FAT 或 NTFS),并有一个分配给它的驱动器号
    镜像卷
    在两个物理磁盘上复制数据的容错卷。通过使用两个相同的卷(被称为镜像),镜像卷提供了数据冗余以便复制包含在卷上的信息。镜像总位于另一个磁盘上。如果其中一个物理磁盘出现故障,则该故障磁盘上的数据将不可用,但是系统可以在其他磁盘上的镜像中继续操作。只能在动态磁盘上创建镜像卷。
    简单卷
    由单个动态磁盘的磁盘空间所组成的动态卷。简单卷可以由磁盘上的单个区域或同一磁盘上链接在一起的多个区域组成。可以在同一磁盘中扩展简单卷,或是扩展到其他磁盘。如果跨多个磁盘扩展简单卷,则该卷将成为跨区卷。只能在动态磁盘上创建简单卷。简单卷不能容错,但是您可以镜像它们以生成一个镜像卷。
    跨区卷
    由多个物理磁盘上的磁盘空间组成的卷。可以通过向其他动态磁盘扩展来增加跨区卷的容量。只能在动态磁盘上创建跨区卷。跨区卷不能容错也不能被镜像。
    带区卷
    以带区形式在两个或多个物理磁盘上存储数据的卷。带区卷上的数据被交替、均匀(以带区形式)的跨磁盘分配。带区卷是所有 Windows 可用的卷中性能最佳的卷,但它们不提供容错。如果带区卷上的磁盘失败,则整个卷上的数据都将丢失。只能在动态磁盘上创建带区卷。带区卷不能被镜像或扩展。
    系统卷
    一个包含用来在 x86 计算机上用 BIOS 装载 Windows 的硬件指定文件的卷。启动卷可以是系统卷,但不必一定是系统卷


    磁盘
    装到某台计算机上的存储设备
    基本磁盘
    一种可由 MS-DOS 和所有基于 Windows 操作系统访问的物理磁盘。基本磁盘可包含多达四个主磁盘分区,或三个主磁盘分区加一个具有多个逻辑驱动器的扩展磁盘分区。如果要创建跨越多个磁盘的分区,必须首先利用“磁盘管理”或 Diskpart.exe 命令行工具将基本磁盘转换为动态磁盘。
    动态磁盘
    只有通过 Windows 2000 和 Windows XP 才能访问的物理磁盘。动态磁盘具有一些基本磁盘所不具有的特性,例如,支持跨越多个磁盘的卷。动态磁盘使用一个隐藏的数据库来跟踪有关本磁盘和计算机中其他动态磁盘上关于动态卷的信息。可以通过使用“磁盘管理”管理单元或 DiskPart 命令行工具将基本磁盘转换为动态磁盘。如果将一个基本磁盘转换为动态磁盘,所有现有基本卷都将变为动态卷。


    分区
    象物理上独立的磁盘那样工作的物理磁盘部分。创建分区后,将数据存储在该分区之前必须将其格式化并指派驱动器号。
    在基本磁盘上,分区被称为基本卷,它包含主要分区和逻辑驱动器在动态磁盘上,分区被称为动态卷,它包含简单卷、带区卷、跨区卷、镜像卷和 RAID-5 卷。
    主磁盘分区
    可以在基本磁盘上创建的分区的类型。主磁盘分区是象物理上独立的磁盘那样工作的物理磁盘的部分。在基本主启动记录 (MBR) 磁盘上,在每个基本磁盘最多可以创建四个主磁盘分区,或者三个主磁盘分区和一个有多个逻辑驱动器的扩展磁盘分区。在基本 GPT 磁盘上,最多可以创建 128 个主磁盘分区。主磁盘分区也被称为卷
    活动分区
    基于 x86 计算机的启动分区。活动分区必须是基本磁盘上的主要分区如果只使用 Windows,则活动分区可以与系统卷相同(guyue认为: 这是说MBR分区表类型的磁盘, 活动分区就是系统分区)
    GUID 分区表 (GPT)
    一种由基于 Itanium 计算机中的“可扩展固件接口”(EFI) 使用的磁盘分区架构。GPT 比主启动记录 (MBR) 分区方法具有更多优点,因为它允许每个磁盘有多达 128 个分区,支持高大 18 千兆兆的卷大小,允许将主磁盘分区表和备份磁盘分区表用于冗余,以及支持唯一的磁盘和分区 ID (GUID)。
    EFI 系统分区(guyue: 即esp分区)
    在基于 Itanium 的计算机上,GUID 分区表 (GPT) 上使用 FAT 文件系统格式化并包含启动计算机所必需的文件的分区。每个基于 Itanium 的计算机必须至少有一个包含 EFI 系统分区的 GPT 磁盘。EFI 系统分区与基于 x86 计算机上的系统卷的作用相同。(guyue觉得: efi系统分区应该与启动卷的作用相同)
     
     
    一、什么是分区?
    分区从实质上说就是对硬盘的一种格式化。当我们创建分区时,就已经设置好了硬盘的各项物理参数,指定了硬盘主引导记录(即Master Boot Record,一般简称为MBR)和引导记录备份的存放位置。而对于文件系统以及其他操作系统管理硬盘所需要的信息则是通过之后的高级格式化,即Format命令来实现。
    安装操作系统和软件之前,首先需要对硬盘进行分区和格式化,然后才能使用硬盘保存各种信息。许多人都会认为既然是分区就一定要把硬盘划分成好几个部分,其实我们完全可以只创建一个分区使用全部或部分的硬盘空间。不过,不论我们划分了多少个分区,也不论使用的是SCSI硬盘还是IDE硬盘,都必须把硬盘的主分区设定为活动分区,这样才能够通过硬盘启动系统。
    二、扩展分区和逻辑分区:
    DOS和FAT文件系统最初都被设计成可以支持在一块硬盘上最多建立24个分区,分别使用从C到Z 24个驱动器盘符。但是主引导记录中的分区表最多只能包含4个分区记录,为了有效地解决这个问题,DOS的分区命令FDISK允许用户创建一个扩展分区,并且在扩展分区内在建立最多23个逻辑分区,其中的每个分区都单独分配一个盘符,可以被计算机作为独立的物理设备使用。关于逻辑分区的信息都被保存在扩展分区内,而主分区和扩展分区的信息被保存在硬盘的MBR内。这也就是说无论硬盘有多少个分区,其主启动记录中只包含主分区(也就是启动分区)和扩展分区两个分区的信息
     


    硬盘分区方式
    我们平时说到的分区概念,不外乎三种:主分区、扩展分区和逻辑分区。
    主分区是一个比较单纯的分区,通常位于硬盘的最前面一块区域中,构成逻辑C磁盘。在主分区中,不允许再建立其它逻辑磁盘。
    扩展分区的概念则比较复杂,也是造成分区和逻辑磁盘混淆的主要原因。由于硬盘仅仅为分区表保留了64个字节的存储空间,而每个分区的参数占据16个字节,故主引导扇区中总计可以存储4个分区的数据。操作系统只允许存储4个分区的数据,如果说逻辑磁盘就是分区,则系统最多只允许4个逻辑磁盘。对于具体的应用,4个逻辑磁盘往往不能满足实际需求。为了建立更多的逻辑磁盘供操作系统使用,系统引入了扩展分区的概念。
    所谓扩展分区,严格地讲它不是一个实际意义的分区,它仅仅是一个指向下一个分区的指针,这种指针结构将形成一个单向链表。这样在主引导扇区中除了主分区外,仅需要存储一个被称为扩展分区的分区数据,通过这个扩展分区的数据可以找到下一个分区(实际上也就是下一个逻辑磁盘)的起始位置,以此起始位置类推可以找到所有的分区。无论系统中建立多少个逻辑磁盘,在主引导扇区中通过一个扩展分区的参数就可以逐个找到每一个逻辑磁盘。
    需要特别注意的是,由于主分区之后的各个分区是通过一种单向链表的结构来实现链接的,因此,若单向链表发生问题,将导致逻辑磁盘的丢失。
     
     





    ///

     
     分区就是磁盘被分成的若干个区域;将分区分派一个盘符并格式化后就可以对该分区进行存取操作了,这时的分区就可以叫驱动器了。
    磁盘类型有基本磁盘和动态磁盘。基本磁盘上的分区叫做基本卷,动态磁盘上的分区就叫动态卷。 

    包含关系:磁盘最大(有两种类型,基本和动态),然后就是分区(驱动器)。
    这是我的理解。 
    基本和动态磁盘可以进行转换,一般都用基本磁盘。由基本转动态简单,但是由动态转基本就比较麻烦了,必须删除磁盘上所有分区,再进行转化。
     






    ///


    主分区,也称为主磁盘分区,和扩展分区、逻辑分区一样,是一种分区类型。主分区中不能再划分其他类型的分区,因此每个主分区都相当于一个逻辑磁盘(在这一点上主分区和逻辑分区很相似,但主分区是直接在硬盘上划分的,逻辑分区则必须建立于扩展分区中)。 


    1. 一个硬盘可以有1到3个主分区和1个扩展分区,也可以只有主分区而没有扩展分区,但主分区必须至少有1个,扩展分区则最多只有1个,且主分区+扩展分区总共不能超过4个。逻辑分区可以有若干个。   
    2. 分出主分区后,其余的部分可以分成扩展分区,一般是剩下的部分全部分成扩展分区,也可以不全分,剩下的部分就浪费了。   
    3. 扩展分区不能直接使用,必须分成若干逻辑分区。所有的逻辑分区都是扩展分区的一部分。   硬盘的容量=主分区的容量+扩展分区的容量;   扩展分区的容量=各个逻辑分区的容量之和。   
    4. 由主分区和逻辑分区构成的逻辑磁盘称为驱动器(Drive)或卷(Volume)。  
    5. 激活的主分区会成为“引导分区”(或称为“启动分区”),引导分区会被操作系统和主板认定为第一个逻辑磁盘(在DOS/Windows中会被识别为“驱动器C:”或“本地磁盘C:”,即通称的C盘)。有关DOS/Windows启动的重要文件,如引导记录、boot.ini、ntldr、ntdetect.com等,必须放在引导分区中。   
    6. DOS/Windows 中无法看到非激活的主分区和扩展分区,但Windows 2000/Vista等NT内核的版本可以在磁盘管理中查看所有的分区。



    动态磁盘的特征是:
    磁盘容量可以调整,不会丢失数据
    一个卷可以包容几个物理磁盘
    卷的类型是:
    –跨区卷
    –简单卷
    –镜像卷
    –带区卷
    –RAID-5卷

     
    将基本磁盘转换为动态磁盘其转换条件和注意事项
    只有Administrators或Backup Operators 组的用户才有权执行转换工作。
    转换只能单项进行、除非删除动态盘内的所有扇区,才能转换为基本盘;转化成动态盘后以前的分区都没有了。
    另外除了win2k、win2003、wixxppro能够识别动态盘其他操作系统都不能识别,所以如果是多系统引导的话,要慎重转换。否则会导致某些操作系统无法正常启动。
    一旦转换成动态盘后,原来的主要分区、逻辑分区等都会自动转化为“简单卷”,原来的“基本卷”都没有了。
    需要1M的未分配空间。
    什么是简单卷
    简单卷是动态盘中的基本单位,与基本磁盘中的主要分区地位同等。可以从一个动态磁盘内选择未指派空间来创建简单卷。
    简单卷的特性
    简单卷可以持有的文件系统有:FAT、FAT32、NTFS。
    NTFS文件系统可以扩展,而FAT、FAT32则不能扩展。
    注意:扩展就是增大简单卷的容量,并且扩展部分可以是同一物理磁盘未指派空间,也可以是不同磁盘未指派空间。
    什么是跨区卷
    所谓跨区卷是指,数个位于不同磁盘的未指派空间所组成的一个逻辑卷。也就是说可以将多个磁盘内的多个未指派空间合并成一个跨区卷,并赋予一个共同的驱动器号。
    跨区卷的特性可以选用2~32块磁盘内的未指派空间组成跨区卷。
    跨区卷的每个部分大小可以不相同。
    跨区卷在存储数据的时候是按顺序存储。
    跨区卷中的某一个部分出错则所有数据丢失。
    跨区卷可以被扩展,但是必须格式化为NTFS文件系统。
    磁盘利用率100%
     什么是带区卷
    带区卷与跨区卷类似,带区卷也是指多个位于不同磁盘的未指派空间所组合成的一个逻辑卷。不同之处在于,带区卷的每个成员大小相同。
    带区卷的特性
    可以选用2~32块磁盘内的未指派空间组成带区卷
    带区卷每个成员的大小相同。
    系统将数据存储到带区卷的时候,是将数据分成等量的64K。轮询存储。
    带区卷一旦创建好后就无法扩展。
    带区卷可以被格式化为:FAT、FAT32、NTFS。
    带区卷中的任何一个成员出错则所有数据丢失。
    磁盘的利用率为100%,读写盘速率提高。
    什么是镜像卷
    将一个动态盘内的简单卷与另一个动态盘内的未指派空间或者是两个未动态盘内的未指派空间,组合成一个镜像卷;
    镜像卷的两个区域存储的数据完全相同。
    镜像卷的特性
    镜像卷成员只有两个,并且两个部分大小完全相同。
    在创建镜像卷的时候如果选择一个简单卷与一个未指派空间组成镜像卷,则系统在创建镜像的过程中,会将简单卷内的现有数据复制到另一个成员中。
    在存储数据的过程中镜像卷的两个成员存储的数据是完全相同的。当一个磁盘出现故障另一个磁盘仍然可以用。
    镜像卷的空间使用率50%
    镜像卷可以被格式化为:FAT、FAT32、NTFS
    镜像卷一旦创建不能扩展。
    什么是RAID-5卷
    指将3个或3个以上的动态盘未指派空间组合的一个逻辑卷,然后赋予同一个驱动器号。
    RAID-5卷的特性
    RAID-5卷是有3-32块磁盘组成,磁盘最好是相同制造商、相同型号、相同容量。
    RAID-5卷的每个成员,容量大小完全相同。
    将数据分成等量64K,与奇偶校验数据一起分别写入每个磁盘。
    当某个磁盘出现故障,系统还可以根据奇偶校验数据,推算出故障盘内的数据。
    磁盘利用率为:(n-1)/n。写慢,读快。
    RAID-5卷不能扩展,也可以被格式化为LFAT、FAT32、NTFS。

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