Linux磁盘分区及文件系统格式化和挂载
1. 磁盘在Linux系统中的表示方法
硬盘的类型： IDE接口 hda hdb .....
hda1 hda2 hda3 .......
SATA接口 SCSI接口 USB
sda sdb
sda1 sda2 sda3 ......
所有磁盘设备及分区都以文件的形式存储在/dev/,但是这些文件不能直接使用，如果要往这些分区内写入数据就需要挂载分区。
2、挂载点
所谓的挂载点就是文件系统中存在的一个目录，通常情况下，创建在/mnt目录下，挂载成功后，访问挂载点就是访问新的存储设备。
挂载点应该是空目录，否则原来该挂载点中存在的文件将会被隐藏。而且，挂载点在实施挂载操作之前就应该存在。
2、查询设备名
#df -hT 查看系统中所有已挂载文件系统的使用情况
#fdisk -l 查看系统的磁盘信息
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磁盘分区
1、基本磁盘分区：
（1）最多可以分为四个主分区（包含扩展分区：只能有一个，将剩余的所有空间包含在内）。
（2）主分区和扩展分区的编号：1-4为主分区和扩展分区的编号。
（3）扩展分区不能直接使用，必须在扩展分区上建立逻辑分区并格式化后才能使用。
（4）逻辑分区编号从5开始。
（5）对新加的磁盘进行分区：（分2个主分区，1个扩展分区，2个逻辑分区）
fdisk 磁盘设备名
a toggle a bootable flag
b edit bsd disklabel
c toggle the dos compatibility flag
d delete a partition 删除分区
g create a new empty GPT partition table
G create an IRIX (SGI) partition table
l list known partition types 显示所有分区类型
m print this menu
n add a new partition 新建分区
o create a new empty DOS partition table
p print the partition table 显示分区表
q quit without saving changes
s create a new empty Sun disklabel
t change a partition's system id 修改分区类型
u change display/entry units
v verify the partition table
w write table to disk and exit 保存并出退出
x extra functionality (experts only)
（6）对磁盘进行格式化：mkfs -t 分区类型(ext2 ext3 ext4) 磁盘分区名
mkfs -t ext4 /dev/sdb1
（7）新建挂载点，并将分区进行挂载。
mount [-t 文件系统类型] 设备分区名 挂载点
mount -t ext4 /dev/sdb1 /mnt/sdb1
如何查看已经挂载成功：mount (mount | grep sdb1)
取消挂载：umount 挂载点
（8）挂载光驱设备
光驱设备在Linux系统中的表示方法：/dev/sr0
光驱设备文件系统类型：iso9660
将光盘挂载到/mnt/cdrom目录：
（9)永久挂载：使用mount命令挂载只是临时的，如果重启系统后就失效了。
/etc/fstab
[root@www cdrom]# vim /etc/fstab
[root@www cdrom]# mount -a
动态磁盘分区（LVM卷）
3、挂载文件系统
挂载由mount命令来完成，可以灵活的挂载各种类型的文件系统。
命令格式：mount [选项] [设备名] [挂载点]
4、卸载文件系统
文件系统可以被挂载，不用时可以被卸载。卸载文件系统的命令是umount，这个命令可以把文件系统从Linux系统中的挂载点上分离，将原来建立的文件系统和挂载点的连接断掉。
命令格式：umount [设备名或者挂载点]
在卸载一个文件系统的时候，需要指定要卸载的文件系统的挂载点或者设备名。例如：
#umount /dev/sdb1 //指定设备名卸载
#umount /mnt/sdb1 //指定挂载点卸载
如果卸载文件系统提示：“busy状态，不可卸载时”，使用fuser命令查看正在使用该文件系统的用户信息。
命令格式：fuser [options] 文件系统名或者文件名
【举例1】查看哪个进程打开了当前目录下的cdrom文件夹。
[root@localhost~]# fuser /mnt/cdrom
/mnt/cdrom: 71992c
杀死进程的方法：
（1）#kill -9 71992
（2）#fuser -km /mnt/cdrom
5、使用U盘备份文件（ntfs-3g)
（1）连接U盘
（2）查询系统为U盘分配的设备名
（3）挂载U盘
（4）备份文件
（5）卸载U盘
6、扩充系统的硬盘空间
管理员root发现Linux系统硬盘资源不足，因此在服务器上新增加了一块硬盘，想在Linux系统下使用它。通常遵循以下步骤：
(1)向系统中添加一块硬盘
(2)由系统识别硬盘名
(3)对新硬盘进行分区
(4)对分区进行格式化
(5)创建文件系统
(6)挂载使用
7、命令行下提高工作效率的方法
（1）Linux下Shell命令补全功能，按TAB键
（2）命令别名alias
（3）命令历史history
（4）文件系统的自动挂载
#vim /etc/fstab
第1字段：需要挂载的设备文件名。
第2字段：挂载点，必须是一个目录，而且必须用绝对路径。
对于交换分区，这个字段定义为swap。
第3字段：文件系统的类型。如果是ext3文件系统，则写成ext3；如
果是FAT32文件系统，则写成vfat；如果是光盘，可以写成
auto由系统自动检测或iso9660。
第4字段：挂载选项。一般都是采用“defaults”。
第5字段：文件系统是否需要dump备份，1表示需要，0表示忽略。
第6字段：在系统启动时是否检查这个文件系统以及检查的顺序，
0表示不检查，1表示优先检查，2表示其次检查。
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FAT32文件系统详细分析 (格式化SD nandSD卡)
文章目录
FAT32文件系统详细分析 （续FAT文件系统详解）
1. 前言
2. 格式化SD nand/SD卡
3. FAT32文件系统分析
3.1 保留区分析
3.1.1 BPB(BIOS Parameter Block) 及BS区分析
3.1.2 FSInfo 结构扇区分析
3.1.3 引导扇区剩余扇区
3.1.4 备份引导扇区
3.1.5 保留区剩余区域
3.2 分区偏移及大小计算
3.3 FAT区分析：
3.3.1 FAT1
3.3.2 FAT2
3.4 数据区分析：
4. 总结
1. 前言
续上一篇文章 : FATFS文件系统详解:关于如SD卡、SD nand、spi nor flash等众多存储设备
在上一篇文章，我们已经对FAT文件系统有了一个详细的介绍，但由于FAT文件系统由历史发展，存在FAT12/16/32三种系统，在上一篇文章中采用的是FAT16系统作为实例进行的分析，而FAT32系统存在些许差异，且FAT32文件系统在当前应用广泛，因此特补充此篇博文，完善FAT32的示例分析。
2. 格式化SD nand/SD卡
申请到雷龙发展代理的CS创世 贴片 SD Card (SD NAND) 样品，做出测试，分享一下,该公司SD NAND 二代产品介绍可以参考如下地址http://longsto.com/product/list-39.html,有1Gb,4Gb,32Gb,64Gb的容量可选,我这里申请到的是两片32Gb的芯片和测试板.
2.1 格式化SD nand / SD卡，强制采用FAT32格式，分配每个簇大小为2048Byte，同时为了避免其他原有数据干扰，我们此处取消快速格式化。
2.2 使用 WinHex 打开分析
3. FAT32文件系统分析
FAT文件系统布局图如下，和FAT16上有些许差别：
3.1 保留区分析
保留区分为引导扇区、备份引导扇区及其他字段，具体数据段分析如下。
3.1.1 BPB(BIOS Parameter Block) 及BS区分析
BPB及BS参数内容数据如下：
以上是FAT12/16/32公共字段，接下来是FAT32独有字段
75 07 00 00：BPB_FATSz32，1909，一个FAT占用的扇区数，FAT区总大小等于 BPB_FATSz?? * BPB_NumFATs 扇区。（由此可计算FAT区总大小：1909 * 2 = 3818扇区 = 3818 * 512Byte = 0x1D D400 Byte）00 00: BPB_ExtFlags,扩展标识字段，bit7=0，表示所有FAT都是镜像的和活跃的；bit7=1，表示只有bit3-0表示的FAT是有效的。00 00：BPB_FSVer：FAT32版本，高字节是主版本号，低字节是次版本号。02 00 00 00：BPB_RootClus，2， 根目录的第一个簇号，此值通常为2，因为前两个簇一般用于保留。01 00：BPB_FSInfo，1，FSInfo结构扇区与FAT32卷顶部的偏移扇区值。此值通常为1，因为其通常位于引导扇区旁边。06 00：BPB_BkBootSec，6， 备份引导扇区与FAT32卷顶部的偏移扇区值。此值通常为6，考虑最大的兼容性，此值不建议为其他值。00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00：BPB_Reserved，0，保留80：BS_DrvNum，IBM PC 的磁盘 BIOS 使用的驱动器号，00h代表软盘，80h代表固定磁盘00：BS_Reserved，保留字段，029：BS_BootSig，扩展引导签名，表示以下存在三个字段30 D1 B5 78：BS_VolID，与 BS_VolLab 一起构成卷序列号，一般在格式化的时候结合时间生成4E 4F 20 4E 41 4D 45 20 20 20 20：(解析为:"NO NAME “)，BS_VolLab，11byte卷标，当卷标不存在时，此值应设置为"NO NAME”46 41 54 33 32 20 20 20：BS_FilSysType，始终为"FAT32 "，对FAT类型的确定没有任何影响。33 C9 ... B9 01 00 00：BS_BootCode32，引导启动程序，与平台有关，不使用时填充为0BS_BootSign：0xAA55，引导签名，指示这是一个有效的引导扇区当扇区大小大于512字节时，剩余的字段应全部使用0x0填充。3.1.2 FSInfo 结构扇区分析
FSInfo 数据结构为FAT32系统所特有，其目的是记录FAT32系统上剩余的簇数量以及下一个空闲簇数据；以避免扫描整个磁盘搜索导致的时间浪费。
FSInfo数据偏移可从引导扇区内的 BPB_FSInfo 参数获取，此处为 1，因此 FSInfo 数据偏移为1个扇区，对应512Byte，0x200地址处。FSInfo数据结构如下：
内容如下：
3.1.3 引导扇区剩余扇区
FAT32引导扇区总共有三个512Byte的扇区构成。BPB、BS、FSInfo字段已使用了2个扇区，还剩有一个扇区未使用，字段为0，如下图所示，需要注意的是，此扇区在偏移值510处依旧存在尾部签名0xAA55。
引导扇区剩余字段，为非有效字段，采用0x00填充。
3.1.4 备份引导扇区
相比FAT12/16，FAT32系统上存在引导扇区的备份，此块区域偏移参考引导扇区内BPB_BkBootSec字段，当前引导扇区内此参数值为6， 因此在当前文件系统内，备份引导扇区的偏移为 6号扇区，对应偏移地址为 BPB_BkBootSec * BPB_BytsPerSec = 6 * 512Byte = 3072Byte = 0xC00
3.1.5 保留区剩余区域
在FAT32系统中，保留区除了 BPB区域、FSInfo区域以及这两个区域的备份区域外，还有一部分区域，目前我没找到此区域的作用，我理解为此块区域是作为某种引导程序，数据内容如下：
关于此块区域，欢迎大家在评论区讨论！
此外，还有一处区域的存在也欢迎大家讨论，即FSInfo扇区后面的一个扇区，只有看到尾部签名，其他数据为空，目前也未找到此处有关说明，后续清楚后会在此补充，亦欢迎大家在评论区讨论！
3.2 分区偏移及大小计算
知道BPB参数内容之后，便可以进行分区偏移及大小计算了！
各分区偏移地址及大小如下：
关于FAT区，通常存在一个以上的FAT，如此处所格式化的sd卡便存在两个FAT，对应的偏移地址和大小如下：
注意：在FAT32系统中，根目录区不存在，但依旧存在根目录，不过是根目录作为数据区的一部分！
3.3 FAT区分析：
FAT32系统与FAT12/16系统在FAT区数据一个显著差别是：FAT32每条FAT条目占32bit，FAT16占16个bit，FAT12占12bit。关于此部分更详细描述，可参考上一篇：FAT文件系统详解（点击跳转！） 的 4.3 章节！
3.3.1 FAT1
FAT1偏移地址：0x22 2C00
数据内容如下：
3.3.2 FAT2
FAT2是FAT1的备份，偏移地址：0x31 1600数据内容与FAT1一致，如下：
3.4 数据区分析：
偏移地址：0x40 0000由参数BPB_RootClus可知，数据区第一个簇是2号簇。
打开数据区的第一个簇，里面存放的内容便是根目录的内容！这也就是为什么FAT32没有根目录区，但依旧存在根目录的实现方式。数据内容如下：
之后我们看到3号簇的内容：数据字段如下图所示，由于在上一篇博文中已对长短文件名每个字段进行过细致分析，此处不再做过度分析，仅抽取关键字段进行分析，如下图所示：
之后切换到4号簇和5号簇，可以查看到对应数据：
从6号簇开始便没有在使用，均为空闲簇，对应上 FSInfo 结构内 FSI_Nxt_Free 字段的内容。
4. 总结
相比FAT16系统，FAT32文件系统在保留区有了更多的设计：
1）增加了引导扇区的备份，异常掉电等情况下可恢复性更强；
2）增加了FSInfo结构，对于大容量flash访问将更加高效；
此外FAT32系统取消了根目录区，将根目录移至数据区，根目录与普通目录本来就没有什么区别，确实也不用单独分一个区存放，提高了一致性。
关于数据的存储思想，依旧保持不变：FAT区内的FAT条目通过簇链记录扇区使用情况及文件占用的扇区情况；数据区内目录和文件都作为文件，通过目录这一类特殊文件，描述文件属性以及实际文件内容存放的簇的方式，将整个文件管理起来。
综上，便是FAT32格式文件系统的详细解析，欢迎大家评论区进行积极讨论与反馈！！！
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