第七章设备管理

第七章设备管理主要内容•设备管理概述•硬盘和DVD-CDROM•磁盘配额•USB存储设备•打印机•显示设备、声卡及网卡7.1设备管理概述–7.1.1Linux设备管理概述•在Linux系统中，用户是通过文件系统与设备接口的。所有设备都作为特别文件，从而在设备管理上具有下列特性:•1.每个设备都对应文件系统中的一个索引节点（i-node），都有一个文件名。•2.应用程序通常可以通过系统调用open（）打开设备文件，建立起与目标设备的连接。•3.对设备的使用类似于对文件的存取。•4.设备驱动程序都是系统内核的一部分，它们必须为系统内核或者它们的子系统提供一个标准的接口。•5.设备驱动程序使用一些标准的内核服务，如内存分配等。7.1.2设备驱动程序设备驱动程序的主要功能1.对设备初始化和释放。2.启动或停止设备运行。3.把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据。4.读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据。5.检测和处理设备出现的错误。在用户进程调用驱动程序时，系统进入核心态，这时不再是抢先式调度。也就是说，系统必须在驱动程序的子函数返回后才能进行其他的工作。7.1.3设备分类–I/O设备的类型•按设备的所属关系可以将I/O设备分为以下两类。–（1）系统设备•系统设备是在系统生成时已登记于系统中的标准设备，属于系统的基本配置。–（2）用户设备•用户设备是在系统生成时未登记在系统中的非标准设备7.1.3按设备的信息交换的单位分类•字符设备(c)：字符设备是以字符为单位进行输入和输出的设备。–所有能够象字节流一样访问的设备都通过字符设备来实现，通常在/dev/目录下面。–无需缓冲直接读写设备，通常只允许按顺序访问。如打印机、键盘，终端等。–一般要包含open，read，write，close等系统调用的实现。•块设备(b)：块设备的输入和输出是以数据块为单位的。–通常是指诸如磁盘、内存、Flash等可以容纳文件系统的存储设备。–将数据按可寻址的块为单位进行处理，可以随机访问，利用缓冲技术.–块设备也是通过文件系统来访问。•特征•在对字符设备发出读/写请求时，实际的硬件I/O一般就紧接着发生了。•块设备则利用一块系统内存作缓冲区，当缓冲区中的数据能满足用户对设备的操作要求，就返回请求的数据，如果不能，就调用请求函数来进行实际的I/O操作。•块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的，以免耗费过多的CPU时间来等待。7.1.3共享属性分类•按设备的共享属性可将I/O设备分为以下三类。–（1）独占设备•所有的字符设备都是独占设备。独占设备是指一段时间内只允许一个用户（进程）访问的设备，即临界资源。–（2）共享设备•块设备都是共享设备。共享设备是指一段时间内允许多个进程同时访问的设备。–（3）虚拟设备•通过虚拟设备技术把一台独占设备变换为若干台逻辑设备，供若干个用户（进程）同时使用，以提高设备的利用率。7.1.4设备管理的任务和功能•设备管理是对计算机的输入/输出系统的管理，它是操作系统中最具有多样性和复杂性的部分。其主要任务如下所述。•（1）选择和分配I/O设备以便进行数据传输操作。•（2）控制I/O设备和CPU（或内存）之间交换数据。•（3）为用户提供一个友好的透明接口，把用户和设备硬件特性分开，使得用户在编制应用程序时不必涉及具体设备，由系统按用户的要求来对设备的工作进行控制。另外，这个接口还为新增加的用户设备提供一个和系统核心相连接的入口，以便用户开发新的设备管理程序。•（4）提高设备和设备之间、CPU和设备之间以及进程和进程之间的并行操作程度，以使操作系统获得最佳效率。7.2硬盘硬盘驱动器（HardDiskDriver，HDD）是微机系统的基本外部存储器，它的磁盘片是一般是硬质合金圆片，并固定安装在驱动器内部，所以简称为硬盘。它的存储容量大，速度快。硬盘至今仍是计算机的标准配置，并随着存储技术的发展，其容量由早期的10余MB发展到现在的几百GB，使计算机具备了海量存储的能力。7.2.1硬盘的特点硬盘的驱动器和盘片是一个整体，硬盘的存储介质由若干个涂有磁粉的金属圆盘片同轴叠加在一起构成，硬盘的磁头组与盘片是非接触式，磁头是漂浮在盘片上方的，因而硬盘的转速很快，常见有5400转/分、7200转/分和10000转/分。硬盘是全封闭式，硬盘采用的密封式金属外壳使硬盘驱动器具备一定的强度，保护内部的其它组件，密封式有助于防止灰尘进入硬盘内部。7.2.2硬盘的外部结构控制电路电源接口跳线数据接口7.2.3硬盘的内部结构磁盘片读写磁头组磁头驱动臂音圈电机磁头伺服机构主轴马达7.2.4硬盘的分类1）硬盘可按安装位置分类内置式外置式（2）硬盘的接口类型：◎IDE接口◎SCSI接口◎SATA接口◎IEEE1394接口◎USB接口7.2.5硬盘的接口•IDE接口：IDE（IntegratedDriveElectronics）叫集成驱动器电子接口，也被称为ATA接口，是硬盘主要的接口类型，，通常主板上的有两个40芯的E-IDE插座，可支持四个IDE设备，标有Primary的为主插座，标有Secondary的为次插座。IDE接口的主要有UltraATA33/66/100/133几种标准，其高达传输速度每秒133MB。---速度较慢---价格较低---容量较大•SCSI接口：与IDE接口从外观就可区别，普通SCSI接口采用50芯扁平线缆，16位SCSI接口采用了68芯的扁平线缆。SCSI接口通常可支持多达15个设备，传输速度较E-IDE更高，其转速在10000转/分以上，被广泛应用在服务器的硬盘接口上。---速度较快---价格较高---容量较低•SATA接口：Serial-ATA被称为串行接口，是一种较新的硬盘接口方式，它的传输速率达到150MB/s，SATA使用了相互干扰小的串行线路进行信号传输，信号的清晰度较IDE更高，所以其工作频率能够提升较高。SATA接口方式正在成为硬盘的接口标准。•SATA1.0传输速度为150MB/S•SATA2.0传输速度为300MB/S7.2.5硬盘的接口•USB接口：是在1994年出现的通用串行总线，已发展到2.0版本，其带宽高达480Mbps，优点是一个USB接口理论上可连接多达127个USB设备，支持热插拔，不占用系统IRQ资源，兼容性强，扩展性好，但缺点是设备间通信效率较低，连接线缆长度较短。7.2.6Windows和Linux中的软驱和光驱Windows系统Linux系统A：软盘F：光盘/mnt/floppy目录/mnt/cdrom目录7.2.7设备挂载•在Linux系统中，如果要使用硬盘、光盘、软盘或MO盘等存储设备，必须先进行挂载（Mount）。当存储设备挂载完成之后，就可以将其作为一个目录来进行访问了。挂装设备需要使用mount命令。执行这一命令，至少要先确定下列三种信息：1.要挂载（Mount）对象的文件系统类型；2.要挂载（Mount）对象的设备名称（/dev/????）；3.要将设备挂载（Mount）到哪一目录7.2.8mount命令•格式：mount[-ttype]设备文件挂载点•-t：指定文件系统的类型，不必指定有时也能识加，-t后面跟ext3、ext2、reiserfs、vfat、ntfs、minix、msdos、hpfs、nfs、iso9660等，其中vfat是fat32和fat16分区文件系统所所用的参数；如果您忘记了文件系统，也可以在-t后面加auto。•设备文件：指存储设备，比如/dev/hda1，/dev/sda1，cdrom等，至于系统中有哪些存储设备，主要通过fdisk-l或者查看/etc/fstab文件；一般的情况下光驱设备是/dev/cdrom；软驱设备是/dev/fd0；硬盘及移动硬盘以fdisk-l的输出为准。•参数选项•-r：挂载的文件系统，只有“读”的许可。•-w：挂载的文件系统有“读”和“写”的许可（缺省）。•-a：将文件/etc/fstab中列出的所有文件系统全部挂载。•-n：挂载的文件系统信息不在/etc/mtab中记载。(每执行一次mount命令，要把挂载的文件系统写入mtab文件，每执行一次umount，就要从/etc/mtab删除该文件系统）•-v：显示挂载的信息。7.2.9使用mount挂载光盘例1.列出当前系统中已挂载的文件系统。#mount例2.以只读形式挂载光盘。#mount-r-tiso9660/dev/cdrom/mnt/cdrom#ls/mnt/cdrom•注：–执行mount命令需要有root的权限。–执行mount命令时，当前目录不能在挂载点中。–被挂载的光盘是取不出来的，可用umount命令卸载后取出。7.2.10使用CD-ROM•使用CD-ROM前必须把它先装载到Linux的目录树中：#mount-tauto/dev/cdrom/mnt/cdrom•该命令仅超级用户可使用•/mnt/cdrom目录必须是一个已经存在的空目录，如不存在，可创建：#mkdir/mnt/cdrom•如果装载成功，在/mnt/cdrom下可见到在光盘中的内容7.2.11使用软盘•软盘和CD-ROM类似，也要事先装载：•#mount–tauto/dev/fd0/mnt/floppy•/mnt/floppy也是一个系统中存在的空目录•退出软盘的使用，应先退出/mnt/floppy目录，然后使用卸载软盘命令：•#umount/mnt/floppy•注：有的Linux系统，在系统升机时就自动地装载了。7.2.12使用USB盘oUSB硬盘在Linux系统下是被模拟成SCSI设备来使用的o对应的设备文件是/dev/sda，如果有多块USB硬盘，则设备文件依次是/dev/sdb、/dev/sdc等o操作举例o挂载o#mkdir/mnt/usbo#mount–tvfat/dev/sda/mnt/usbo卸载o#umount/mnt/usb7.2.13显示中文文件名•如果加载的存储介质中含有中文文件名，需要在运行mount命令时，再加上“-oiocharset=cp950”参数，这样才能看到保存媒体内的中文文件名。例如加载光盘：•#mount-oiocharset=cp950/dev/cdrom/mnt/cdrom7.2.14访问硬盘上的Windows分区•使用之前，应先装载Windows分区：（Linux把Windows分区看成一个设备）#mount-tvfat/dev/hda1/mnt/dosdrive(这里/dev/hda1是DOS/Windows分区对应的设备文件名，如果是SCSI盘则是/dev/sd..）#mount-tvfat-ouser,rw,exec,umask=000/dev/hda1/mnt/dosdrive对于目录/mnt/dosdrive的权限可根据用户的需要使用chmod命令进行设置7.2.15卸载文件系统—umount命令•功能：卸载文件系统•格式：umount设备文件/挂载点•说明：不能卸载一个正在其中工作的文件系统•例：正确卸载光盘#umount/dev/cdrom或者#umount/mnt/cdrom错误卸载光盘：[root@zsdcdrom]#umount/mnt/cdrom7.3磁盘配额•7.3.1磁盘配额简介•磁盘配额是系统管理员用来监控和限制用户或组对磁盘的使用的工具。•磁盘配额可以针对单独用户进行配置，也可以针对用户组进行配置，配置的策略也比较灵活，既可以限制占用的磁盘空间，也可以限制文件的数量•要实现磁盘配额，必须在系统中安装quota软件包•RedHatLinux9缺省安装quota软件包7.3.2磁盘配额的管理方式和特点•功能：使用磁盘配额，系统管理员可以对磁盘空间进行管理，对不同用户在文件和磁盘容量上加以限制，这样就能有效的利用磁盘有限的容量。•磁盘配额的两种磁盘管理方式：1.基于文件的磁盘管理2.基于磁盘存储块的磁盘管理特点：磁盘配额是在每个用户，每个文件系统的基础上被处理的。•容量限制与文件数限制•软限制