安装和升级系统时，需要对硬盘做很多工作。必须在硬盘上做文件系统，使文件能存在其上，并为系统不同的部分保留空间。
本章说明所有这些初始化工作。通常，一旦你建立了系统，就不必再做这些工作(除了使用软盘)。如果你要增加一个新硬盘或更好地调整你的硬盘的使用，那么可能回到这一章。
管理磁盘的基本任务有：
格式化磁盘。这为磁盘进入使用做一些工作，比如检查坏扇区。(现在多数硬盘无须格式化。)
给硬盘分区，如果想用于互相不干扰的几件事。分区的一个原因是要在一个硬盘上存不同的操作系统。另一个原因是将用户文件和系统文件分开，以简化备份并在系统崩溃时有助于保护系统文件。
在每个磁盘或分区上建立合适类型的文件系统，然后文件就可以在其上产生和存取。在你建立文件系统前，磁盘对Linux没有意义。
将不同的文件系统安装起来形成一个单独的树结构，按需要可以自动或手工完成。 (手工安装的文件系统通常还要手工unmount)
5章包括虚拟内存和磁盘cache的信息，使用磁盘应该知道这些。
本章说明对硬盘、软盘、CDROM和磁带机应该知道什么。
2种设备
UNIX及Linux，识别2类设备：随机存取的块设备(如磁盘)和字符设备(如磁带和串行线)，有些是串行的，有些是随机存取的。文件系统支持的每种看来是个设备文件。当读写设备文件时，数据与设备联系。这样没有必要为存取设备编制特别的程序(程序不直接获取中断或读取串口)，例如，发送文件到打印机，只需：
$ cat filename > /dev/lp1
$
文件内容就被打印了(当然，文件必须是打印机能理解的格式)。当然，因为不应该让多人同时cat文件到同一打印机，一般用特定的程序发送文件去打印(通常是lpr )。这个程序能确保同时只有一个文件被打印，并自动在完成后发送下一个。多数设备有类似需要。实际上，根本很少需要关心设备文件。
因为设备被视为文件系统中的文件(在/dev 目录中)，很容易看到存在哪些设备文件，使用ls 或其他的适当的命令即可。在ls -l 的输出中，第一列包含文件类型和权限。例如，查看我系统上的一个串行设备：
$ ls -l /dev/cua0
crw-rw-rw- 1 root uucp 5, 64 Nov 30 1993 /dev/cua0
$
第一列第一个字符，即crw-rw-rw-中的c告诉用户文件的种类，这是一个字符设备。一般文件的第一个字符是"-"，目录是"d"，块设备是"b"；更多的信息见ls man页。
注意即使设备没有安装，一般所有设备文件都存在。因此有/dev/sda 文件并不意味着你真的有个SCSI硬盘。有所有的设备文件使安装程序更简单，也易于增加新硬件(无须再为产生新设备的设备文件找出正确的参数)。
硬盘
本节介绍有关硬盘的术语。如果你已经知道这些项目和内容，可以跳过本节。
硬盘包括一到数片盘片platters， 其一个或两个面surfaces涂有磁性材料用于记录数据。每面有一个读写头read-write head用于读写数据。盘片有一个共同的轴，典型的旋转速度是每分钟3600转，高性能的硬盘转速可能更高。磁头可沿着盘片的半径移动，磁头移动加上盘片旋转可以使词头存取磁盘表面的任何一个位置。
处理器(CPU)和实际磁盘通过磁盘控制器disk controller通讯。这使计算机其他部分不必知道如何使用驱动器，因为不同磁盘的控制器可以做成对计算机其他部分相同的接口。这样，计算机只要说"嗨，磁盘，给我我要的东西"，而不是用一串长而复杂的电信号来移动磁头到正确的位置，并等正确的位置到了磁头下后再做那些不愉快的工作。 (实际上，到控制器的接口仍然很复杂，但比没有好多了。) 控制器还可以做一些其他的事，比如缓冲，或自动坏扇区替换等。用电信号控制操作机械部件，
以上只是理解硬件所需的。还有其他好多工作，比如马达旋转磁盘、移动磁头，但这都与理解硬盘工作原理无关。
磁盘表面通常被分为同心圆环，叫磁道tracks，磁道又被分为扇区sectors。用这样分来将磁盘定位，用于为文件定位磁盘空间。要在硬盘上找到给定的位置，可能?quot;3面5道7扇区"。通常所有磁道有相同的扇区数，但也有硬盘在外圈磁道放较多的扇区(所有扇区用同样大小的物理空间，这样在较长的外圈磁道可以容纳更多的数据)。一般一个扇区容纳512字节数据。磁盘不能处理比一个扇区更小的数据量。
每个面以相同的方式分为磁道和扇区。这意味着当一个磁头在某个磁道时，其他磁头也在相应的位置，所有相同位置的磁道组成柱面cylinder。磁头从一个磁道(柱面)移动到另一个需要花时间，所以将经常要在一起存取的数据(如一个文件)放在一个柱面里。这改善了性能。当然不可能完全作到，文件被放在几个相分离的位置叫碎片fragmented。
磁盘的面(或头，实际是一样的)、柱面、扇区数各不相同，硬盘这些数目叫硬盘参数geometry。硬盘参数通常存在一个特定的、由电池供电的存储区中，叫CMOS RAM，操作系统在引导启动或驱动器初始化时可以从那里得到硬盘参数。
不幸的是，BIOS 有一个设计限制，就是不能在CMOS RAM中定义大于1024的磁道数，这对大硬盘来说就太小了。为了克服这个问题，硬盘控制器在磁盘参数上做了一个欺骗，用地址转换translates the addresses使计算机接受。例如，一个硬盘可能有8个磁头，2048个磁道，每磁道35个扇区。其控制器可以对计算机谎称它有16个磁头，1024个磁道，每磁道35个扇区，这样就没有超过磁道数的限制，地址转换将磁头数减半，磁道数加倍后传给硬盘。实际的算法可能更复杂，因为数量可能不象我们在这里假设的这么好(但这不影响我们理解原理)。这个转换在操作系统来看产生了错觉，并可能影响操作系统对把所有数据存在相同柱面的企图受到影响。
转换只是IDE硬盘的问题。SCSI硬盘使用连续的扇区号(即控制器将连续的扇区好转换成磁头、柱面、扇区的三参数组),对CPU与控制器的通信使用完全不同的方法，因此不会有这个问题。注意，计算机可能根本不知道一个SCSI硬盘的实际参数。
由于Linux经常不知道一个硬盘的真正参数，其文件系统也不试图将文件存在一个柱面里。而是争取给一个文件分配连续编号的山区，这样能得到类似的性能。对于控制器上有cashe或控制器能自动预取的硬盘，情况将更复杂。
每个硬盘表现为一个单独的设备文件。通常只能有2-4个IDE硬盘。这就是 /dev/hda , /dev/hdb , /dev/hdc , 和 /dev/hdd 。 SCSI是 /dev/sda , /dev/sdb , 等等。其他硬盘类型有类似的命名约定，更多的信息见[Anv]。注意硬盘的设备文件给出整个硬盘的存取，而不是分区(下面讨论的)，因此如果不小心可能搞乱分区或数据。硬盘的设备文件只在存取主引导扇(也将在下面讨论)时使用。
软盘
软盘的一面或两面涂有和硬盘类似的磁性介质。软盘自己没有读写头，读写头在驱动器上。软盘相当于硬盘的一张盘片，但可移动，一个驱动器可以存取不同的软盘，而硬盘则是一个独立的单元。
如同硬盘，一张软盘也分为磁道和扇区(软盘2面上的相同的磁道组成柱面)，但数量要比硬盘少得多。
软驱通常可以使用几中不同的盘片，例如，一个3.5'软驱可以使用720KB和1.44MB的软盘。因为软驱操作有些不同，而操作系统必须知道软盘的容量，所以软驱有许多设备文件，每个都与软驱和软盘种类有关。因此，/dev/fd0H1440 是第一个软驱(fd0)，必须是3.5'软驱，使用3.5'高密度软盘(H)，容量是1440KB(1440)，即普通的3.5'HD软盘。软盘设备的命名约定见[Anv]。
软驱的名字是复杂的，因此Linux有一个特定的软驱设备类型，能自动检测软驱中软盘的种类。它使用不同的软盘类型试图读取新插入的软盘的第一个扇区，直到找到正确的一个。这自然要求软盘是已经格式化过的。自动设备叫/dev/fd0 、/dev/fd1 等。
存取软盘的自动设备的参数可用程序setfdprm 设定。这可使你使用不是通常容量的软盘，例如有非标准扇区数的软盘，或自动检测由于某种原因失败或适当的设备文件丢失。
Linux除了所有标准的，还能处理许多非标准的软盘格式。这有时需要特殊的格式化程序。我们现在先跳过这些软盘格式，同时你可以查看/etc/fdprm 文件。它定义了setfdprm 识别的设定。
操作系统必须知道软驱何时换了软盘，例如，以免使用上一张软盘的cache数据。不幸的是，当用于此的信号线断了或不好时，当在MSDOS中使用时，这并不总有效。如果你曾遇到过软驱的这种怪异的问题，可能是这个原因。解决这个问题的唯一方法是修理软驱。
CD-ROM
CD-ROM驱动器使用一个光学可读的塑料涂布的盘片。信息记录在盘片表面 的从中心的边沿的螺旋型小坑上。驱动器发出一束激光来读盘。当激光射到小坑上，激光以一种方式反射；当它射到光滑表面上，它以另一种方式反射。这很容易地编码成bit，组成信息。其他很容易，不过是机械。
CD-ROM驱动器比硬盘慢。典型的硬盘的平均寻道(seek)时间小于15毫秒，而快速的CD-ROM驱动器要花零点几秒。实际数据传输率则相当快，在数百KB/s。速度慢使CDROM驱动器不能代替硬盘使用 (有些Linux distributions提供"live" CD-ROM文件系统，使之不必拷贝文件到硬盘，使安装简单并节约了许多硬盘空间)，虽然是可能的。要安装新软件，CD-ROM很好，因为在安装时速度并非最重要的。
有多种方法在CDROM上安排数据。最流行的是国际标准化组织定义的ISO9660。这个标准定义了一个最小的文件系统，甚至比MSDOS更粗糙。这样，由于它是这么小，所有操作系统都可以将它映射到自己的系统。
不同UNIX不能使用ISO9660文件系统，因此开发了对这个标准的一个增强，叫Rock Ridge增强。 Rock Ridge允许长文件名、符号连接和许多其他优点，使CD-ROM更象UNIX文件系统。同时，Rock Ridge文件系统仍然是一个有效的ISO9660文件系统，使非UNIX一样可以使用。 Linux同时支持ISO9660和Rock Ridge增强，增强被自动识别和使用。
文件系统只是一部分，许多CD-ROM包含的数据需要特定的程序存取，而多数程序不能运行在Linux下 (当然，可能运行在Linux的MSDOS仿真器dosemu下)。
CD-ROM驱动器通过相关的设备文件存取。有多种方法将CDROM连接到计算机：SCSI、声卡或EIDE。要完成这的硬件hacking工作超出了本书的范围，但连接方法决定了设备文件。指导见[Anv]
磁带
磁带驱动器使用磁带，类似 音乐用的盒带。磁带是串行的，即如果要得到给定部分的数据，必须经过所有部分。磁盘可以随机存取，即可以直接跳到磁盘上的某个部分。串行存取的磁带当然慢了。
另外一方面，磁带相当便宜，因为无须快速。也容易做得很长，因此可以容纳大量的数据。这使磁带很适于如归档、备份等无须高速的、但需要低成本和大容量的事情。
格式化
格式化在磁介质上写用于标记磁道和扇区的标志的过程。磁盘格式化前，其磁表面是完成的一块。格式化后，混沌变为秩序，建立的磁道，划分了扇区。实际细节并非准确地这样，但重要的是：磁盘不经过格式化是不能使用的。
这里术语有些模糊：MS-DOS中，格式化(format)这个词还包括了产生文件系统的过程(下面将讨论的)。这两个过程经常一起使用，尤其是软盘。当必须区分时，真正的格式化被称为低级格式化low-level formatting，而建立文件系统被成为高级格式化high-level formatting。在UNIX圈中，这两者叫格式画format和建立文件系统make a filesystem，本书中也这样称。
IDE硬盘和一些SCSI硬盘实际上厂商已经做了格式化，并无须重复；因为多数人无须关心它。实际上，格式化硬盘可能反而不好，比如因为硬盘可能需要用特定的方法格式化使坏扇区被自动替换。
磁盘经常需要特定的程序来格式化，因为驱动器的格式化逻辑的接口每个驱动器都不一样。格式化程序经常在控制器BIOS上，或用MSDOS程序提供，这都不太容易在Linux中使用。
格式化中可能会发现磁盘的坏点，叫坏块bad blocks or bad sectors。这有时由驱动器自己处理。但有时，如果坏块太多，需要一些工作来避免使用磁盘的这部分。 The logic to do this is built into the filesystem; 下面将说明如何增加这些信息到文件系统。另外，产生一个只覆盖这些坏的部分的小分区也是一个办法。如果坏区较大，这可能是个好办法，因为文件系统有时难以处理大量的坏区。
软盘格式化使用fdformat 。软盘设备使用给定的参数，例如下面的命令在第一个软驱中格式化一张高密度3.5'软盘：
$ fdformat /dev/fd0H1440
Double-sided, 80 tracks, 18 sec/track. Total capacity 1440 kB.
Formatting ... done
Verifying ... done
$
注意，如果想使用自动检测设备(如/dev/fd0 )， 必须用先setfdprm 设定参数。要得到与上面一样的结果，可以这样：
$ setfdprm /dev/fd0 1440/1440
$ fdformat /dev/fd0
Double-sided, 80 tracks, 18 sec/track. Total capacity 1440 kB.
Formatting ... done
Verifying ... done
$
选择与软盘类型相符的正确的设备文件通常更方便。注意，比软盘设计格式化更多的信息容量是没有意义的。
fdformat 也将验证软盘，例如检查坏块。它在坏块试验几次(你通常能听到，驱动器的噪声很明显)。 If the floppy is only marginally bad (due to dirt on the read/write head, some errors are false signals), fdformat 可能没事，而真正的错误可能退出有效过程。核心把发现的每个I/O错误打印log信息，送到控制台，或者，如果使用了syslog ，也送到/usr/adm/messages 文件。fdformat 自己不说明哪里出错(也不必考虑，软盘很便宜，坏了就扔)。
$ fdformat /dev/fd0H1440
Double-sided, 80 tracks, 18 sec/track. Total capacity 1440 kB.
Formatting ... done
Verifying ... read: Unknown error
$
badblocks 命令可用于查找任何磁盘或分区的坏块(包括软盘)。它不格式化磁盘，因此可以用于检查存在的文件系统。下面的例子检查出一张3.5'软盘上的2个坏块：
$ badblocks /dev/fd0H1440 1440
718
719
$
badblocks 输出发现的坏块的块号。多数文件系统可以避免这样的坏块。他们维护一个已知的坏块列表，在文件系统建立时初始化，并可以在以后修改。初始的坏块查找可由mkfs 命令完成(它初始化文件系统)，以后可以用badblocks 来检查，新的块可以用fsck 加入。后面我们将说明mkfs 和fsck 。
许多新型的硬盘自动发现坏块，并企图用一个特定的、保护的好块来代替它。这对操作系统是不可见的。这种特征应该在硬盘手册的文档中，如果你好奇的话。但即使这样的硬盘也可能失败，如果坏块数量太大的话，虽然如果这样，那硬盘就基本上不能用了。
分区
一个硬盘可分为几个分区。每个分区好象是单独的硬盘。这样，你如果只有一个硬盘，却想安装2个操作系统，你可以把这个硬盘分为2个分区。每个操作系统任意使用自己的分区而不干扰另一个。这种方法，2个操作系统可以在同一硬盘上和平共处。如果没有分区，你只能为每个操作系统购买一个硬盘。
软盘不分区。这没有技术原因，只因为太小，没有必要。CDROM一般也不分区，因为作为一个大盘更易于使用，而且很少有多操作系统的需要。
MBR(主引导记录), 启动扇区和分区表
一个硬盘如何分区的信息存在它的第一个扇区(即第一面第一道第一扇区)。这个第一扇区是硬盘的主引导记录(MBR)；这是计算机启动时BIOS读入和启动的扇区。主引导记录包括一段小程序，读入分区表，检查哪个分区是活动分区(即启动分区)，并读入活动分区的第一个扇区：该分区的启动扇区(MBR也是启动扇区，只不过因为其特殊地位，所以使用特殊的名字)。这个启动扇区包括另一个小程序，读入这个分区(假设是可启动的)上操作系统的第一个部分，然后启动它。
这个分区方案不是内置于硬件和BIOS的，只是许多操作系统遵循的约定。并非所有的操作系统都遵循这个约定，也有例外。有些操作系统支持分区，但他们占领硬盘上的一个分区，然后使用他们自己的内部分区方法管理这个分区。较新的操作系统可以和其他操作系统和平共处(包括Linux)，而无需特殊的措施，但不支持分区的操作系统无法在同一硬盘上与其他操作系统共存。
为安全预防，最好先在纸上写下分区表，这样在错误发生时不会丢失你的文件。(可以使用fdisk 修复坏的分区表)。 )相关信息可用fdisk -l 命令给出:
$ fdisk -l /dev/hda
Disk /dev/hda: 15 heads, 57 sectors, 790 cylinders
Units = cylinders of 855 * 512 bytes
Device Boot Begin Start End Blocks Id System
/dev/hda1 1 1 24 10231+ 82 Linux swap
/dev/hda2 25 25 48 10260 83 Linux native
/dev/hda3 49 49 408 153900 83 Linux native
/dev/hda4 409 409 790 163305 5 Extended
/dev/hda5 409 409 744 143611+ 83 Linux native
/dev/hda6 745 745 790 19636+ 83 Linux native
$
扩展和逻辑分区
PC硬盘的最初的分区方案只允许4个分区。实际使用中这太少了，比如有人想装多于4个操作系统 (Linux, MS-DOS, OS/2, Minix, FreeBSD, NetBSD, Windows/NT等),或有时一个操作系统有多个分区更好，例如由于速度的原因，Linux的对换区最好单独使用自己的分区，而不是在主 Linux分区中(下文详述)。
为克服这个设计问题，发明了扩展分区。这个方法允许将基本分区分为若干子分区，因而被子分区的基本分区称为扩展分区，而子分区称为逻辑分区，他们的表现类似基本分区 ，但产生方法不同。他们之间没有速度差别。
硬盘的分区结构可能类似。这个硬盘被分为3个基本分区，第二个被分为2个逻辑分区。部分硬盘根本没有分区。硬盘是一个整体，每个基本分区有一个启动扇区。
分区种类
分区表(MBR和扩展分区里都有)中，对每个分区，有一个字节指出分区种类。这试图确定使用该分区的操作系统，或用于何操作系统。其目的是避免2个操作系统使用同一分区。可实际上，操作系统并不真的注意分区种类字节；例如，Linux根本不管它是什么。较坏的情况是，有些操作系统错误地使用它：例如有些版本的DR-DOS忽略了它的最高位(MSB)，而其他一些系统则不是。
没有一个标准化组织定义分区种类字节每个值的意义，但一些共同接受的值包括在表 4.1中。相同的列表可以通过Linux的fdisk 命令得到。
给硬盘分区
有许多产生和删除分区的程序。许多操作系统自带，最好使用其自带的，除非要做一些它不能作到的。许多这种程序叫fdisk , 包括Linux, 或其变种。 Linux fdisk 的使用细节可见其Man手册。 cfdisk 命令类似fdisk , 但有更好的用户界面(全屏的)。
使用IDE硬盘时，启动分区(带可启动核心映象文件的分区)必须全在前1024个柱面内。这是因为硬盘通过BIOS启动(在系统进入保护模式前)，而BIOS不能处理多于1024柱面。有时也可能使用部分在前1024柱面的启动分区，这要求所有用BIOS读入的文件都在前1024柱面内。由于这
