《鳥哥 Linux 私房菜：基礎篇》Chapter 02 - 主機規劃與磁碟分割

• 第一篇：Linux 的規劃與安裝
  • Chapter 00 計算機概論
  • Chapter 01 Linux 是什麼與如何學習
  • Chapter 02 主機規劃與磁碟分割
  • Chapter 03 安裝 CentOS7.x
  • Chapter 04 首次登入與線上求助
• 第二篇：Linux 檔案、目錄與磁碟格式
• 第三篇：學習 Shell 與 Shell Scripts
• 第四篇：Linux 使用者管理
• 第五篇：Linux 系統管理員

2.1 Linux 與硬體的搭配

跟 Windows 系統不一樣，各個元件或裝置在 Linux 底下都是「一個檔案」！

2.1.1 認識電腦的硬體配備

• 個人電腦各元件的相關性
  • 
• 購買電腦的考量
  • 遊戲機／工作機：現在電腦遊戲很多需要 3D 光影，CPU 與顯卡資源會被消耗得非常多，而大多辦公環境需要用到的是 Office 與瀏覽器，入門級電腦就很夠用了。
  • 「效能／價格比」與「效能／消耗瓦數比」：如果貴一倍的產品，只增加 10% 效能，性價比太低，不如買主流一點但非最高檔的產品。
  • 支援度：並非所有硬體都會支援特定作業系統。

2.1.2 選擇與 Linux 搭配的主機配備

• CPU
• RAM
• Hard Disk
• VGA
• Network Interface Card
• 光碟、軟碟、鍵盤與滑鼠

2.1.3 各硬體裝置在 Linux 中的檔名

在 Linux 系統中，每個裝置都被當成一個檔案來對待，i.e. IDE 介面的硬碟的檔案名稱即為 /dev/sd[a-d]，亦即有 /dev/sda, /dev/sdb, /dev/sdc, /dev/sdd。

• SCSI/SATA/USB： /dev/sd[a-p]
• USB 快閃碟： /dev/sd[a-p] (與 SATA 相同)
• Virtl/O 介面： /dev/vd[a-p] (用於虛擬機器內)
• 軟碟機： /dev/fd[0-7]
• 印表機： /dev/lp[0-2] (25 針印表機), /dev/usb/lp[0-15] (USB 介面)
• 滑鼠： /dev/input/mouse[0-15] (通用), /dev/psaux (PS/2 介面), /dev/mouse (當前滑鼠)
• CDROM/DVDROM： /dev/scd[0-1] (通用), /dev/sr[0-1] (通用，CentOS 較常見), /dev/cdrom (當前 CDROM)
• 磁帶機： /dev/ht0 (IDE 介面), /dev/st0 (SATA/SCSI 介面), /dev/tape (當前磁帶)
• IDE 硬碟機： /dev/hd[a-d] (舊式系統才有)

2.1.4 使用虛擬機器學習

虛擬化系統可以很簡單的製作出相仿的硬體資源。目前 Linux 系統大多使用 KVM 這個虛擬化軟體。

2.2 磁碟分割

Linux 系統是安裝在電腦元件的磁碟，我們知道一塊磁碟可以分割成多個分割槽（partition），就像 Windows 的 C:, D:, E: 槽，C:, D:, E: 槽就是分割槽。

2.2.1 磁碟連接的方式與裝置檔名的關係

正常的實體機器大概使用都是 /dev/sd[a-] 的磁碟檔名，至於虛擬機器環境底下，為了加速，可能就會使用 /dev/vd[a-p] 這種裝置檔名。

磁碟盤可細分出磁區（Sector）與磁軌（Track）兩種單位，磁區分成兩種大小：512 bytes, 4 Kbytes。

2.2.2 MSDOS（MBR）與 GPT 磁碟分割表（Partition Table）

1. MSDOS（MBR）分割表格式與限制
   • 開機管理程式紀錄區與分割表放在「第一個磁區」，這個磁區通常是 512 bytes，會有兩個資料：
     • 主要開機記錄區（Master Boot Record, MBR）：可以安裝關機管理程式的地方，有 446 bytes。
     • 分割表（Partition Table）：紀錄整顆硬碟分割的狀態，有 64 bytes。
   • 分割表所在區塊僅有 64 bytes 容量，因此最多僅能有四組紀錄區，每組紀錄區紀錄了該區段的起始與結束的磁柱號碼。
   • 
   • 由於分割表就只有 64 bytes，主要（Primary）或延伸（Extended）分割槽
     • 其實所謂的「分割」只是針對那個 64 bytes 的分割表進行設定而已
     • 硬碟預設的分割表僅能寫入四組分割資訊
     • 這四組分割資訊我們稱為主要（Primary）或延伸（Extend）分割槽
     • 分割槽的最小單位「通常」為磁柱（cylinder）
     • 系統要寫入磁碟時，一定會參考磁碟分割表，才能針對某個分割槽進行資料的處理
   • 既然第一個磁區所在的分割表只能紀錄四筆資料，可否利用額外的磁區來紀錄更多的分割資訊
     • 
     • 延伸分割的目的：使用額外的磁區來紀錄分割資訊，延伸分割本身不能被拿來格式化
     • 由延伸分割繼續分割出來的就是 邏輯分割槽 （右邊五個）
     • 裝置檔名
       • P1:/dev/sda1
       • P2:/dev/sda2
       • L1:/dev/sda5（前面四個號碼都是保留給 Primary or Extended）
       • L2:/dev/sda6
       • L3:/dev/sda7
       • L4:/dev/sda8
       • L5:/dev/sda9
   • 統整：
     • 主要分割於延伸分割最多可以有四筆
     • 延伸分割最多只能有一個
     • 邏輯分割是由延伸分割持續切割出來的分割槽
     • 主要分割與邏輯分割能夠被格式化；延伸分割不能被格式化
     • 邏輯分割的數量依作業系統不同（Linux SATA 硬碟突破 63 個以上）
2. GUID partition table, GPT 磁碟分割表
   • 
     • LBA0（MBR 相容區塊）：儲存第一階段開機管理模式
     • LBA1（GPT 表頭紀錄）：紀錄分割表本身的位置與大小，與備份用的 GPT 分割
     • LB2-33（實際紀錄分割資訊處）

2.2.3 開機流程中的 BIOS 與 UEFI 開機檢測程式

1. BIOS 搭配 MVR/GPT 的開機流程
   • BIOS：開機主動執行的認體，認識第一個可開機的裝置
   • MBR：第一個可開機裝置的第一個磁區內的主要開機紀錄區塊，內含開機管理程式
   • 開機管理程式（boot loader）：可讀取核心檔案來執行的軟體
   • 核心檔案：開始作業系統的功能
2. UEFI BIOS 搭配 GPT 的開機流程
   • 比較：
     • 傳統 BIOS：
       • 組合語言
       • 使用中斷管理，不可變的記憶體存取，不可變的輸入／輸出存取
       • 16 位元
       • 透過 IRQ 連結
       • 第三方支援較差
       • 圖形化能力較差
       • 不支援內建簡化系統前環境
     • UEFI
       • C 語言
       • 使用驅動程式與協定
       • CPU 保護模式
       • 直接載入驅動程式
       • 第三方支援佳，且可支援多平台
       • 圖形化能力較佳
       • 支援內建簡化系統前環境
   • UEFI 簡直就像低階的作業系統，但基於功能華麗但效能不佳，因此這個問題不需擔心

2.2.4 Linux 安裝模式下，磁碟分割的選擇（極重要）

1. 目錄樹結構（directory tree）
   • Linux 所有資料都是以檔案型態來呈現
   • 以根目錄為主，向下呈現分支狀的目錄結構的一種檔案架構
   • 
   • 現在的問題是「如何結合目錄樹的架構與磁碟內的資料」？這時候就牽扯到「掛載（mount）」了
2. 檔案系統與目錄樹的關係（掛載）
   • 掛載，就是利用一個目錄當成進入點，將磁碟分割槽的資料放置在該目錄下
   • 也就是說，進入該目錄就可以讀取該分割槽
   • 
3. distributions 安裝時，掛載點與磁碟分割的規劃
   • 建議使用「Custom」安裝模式
     • 初次接觸 Linux 只要分割「/」、「swap」即可
     • 建議分割：預留一個備用的剩餘磁碟容量

安裝 Linux 前的規劃

• 選擇適當的 distribution（最新的）
• 主機的服務規劃與硬體關係
  • 打造 Windows 與 Linux 共存的環境
  • NAT（達成 IP 分享器的功能）
  • SAMBA（加入 Windows 網路上的芳鄰）
  • Mail（郵件伺服器）
  • Web（WWW 伺服器）
  • DHCP（提供用戶端自動取得 IP 的功能）
  • FTP
• 主機硬碟的主要規劃
  • 當主機系統的硬體出現問題時，你的檔案資料能否安全的保存？
  • 如果需要重新安裝的話，搬移與備份資料成本很高，因此硬碟的分割考量非常重要
  • 沒安裝過十次以上 Linux 系統，是學不會磁碟分割的！
  • 基本分割模式：
    • 簡單：/ & swap
    • 稍微麻煩：/boot, /, /home, /var, Swap

資料來源

鳥哥的 Linux 私房菜: http://linux.vbird.org/linux_basic/