Linux系统是如何识别硬盘设备和硬盘分区的？

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硬盘设备是计算机中用于长期存储数据的硬件设备。在Linux系统中，硬盘设备有不同的类型和表示方式。常见的硬盘接口类型包括SATA、SAS、USB等。不同的接口类型在Linux系统中可能会有不同的设备命名规则。

SCSI/SATA/USB硬盘：通常以/dev/sd开头，后面跟着一个字母，如/dev/sda、/dev/sdb等。字母的顺序通常表示设备被系统识别的先后顺序。
NVMe固态硬盘：以/dev/nvme开头，后面跟着设备编号和命名空间编号，如/dev/nvme0n1。

当Linux系统启动时，内核会进行一系列的初始化操作，其中包括对硬件设备的检测。系统会通过PCI总线、USB总线等接口来检测连接的硬盘设备。

内核会根据检测到的硬盘设备的类型，加载相应的设备驱动。例如，对于SATA硬盘，会加载ahci或libata等驱动；对于NVMe硬盘，会加载nvme驱动。

驱动加载完成后，会将硬盘设备注册到系统中。内核会为每个硬盘设备分配一个设备文件，如/dev/sda或/dev/nvme0n1。这个设备文件是用户空间与硬盘设备进行交互的接口。

我们可以通过查看dmesg命令的输出，来了解系统识别硬盘设备的详细信息：

dmesg | grep sd

这个命令会输出所有与SCSI/SATA硬盘相关的系统日志信息，从中可以看到硬盘设备的识别过程。

硬盘分区是将一个物理硬盘划分为多个逻辑区域的过程。每个分区可以独立地进行文件系统的格式化和管理。常见的分区表类型包括MBR（主引导记录）和GPT（全局唯一标识分区表）。

当系统识别到硬盘设备后，会读取硬盘的分区表。对于MBR分区表，系统会读取硬盘的第一个扇区（512字节），其中包含主引导记录和分区表信息；对于GPT分区表，系统会读取硬盘的第一个扇区和第二个扇区，获取分区表信息。

系统会根据分区表中的信息，解析出硬盘上的各个分区。每个分区的信息包括起始扇区、扇区数量、文件系统类型等。

解析完成后，系统会为每个分区分配一个设备文件，如/dev/sda1或/dev/nvme0n1p1。这些设备文件可以用于挂载文件系统、进行数据读写等操作。

我们可以使用fdisk或parted命令来查看硬盘的分区信息：

fdisk -l /dev/sda

这个命令会列出/dev/sda硬盘的所有分区信息。

lsblk

df -h

在使用分区之前，需要将其挂载到文件系统的某个目录下。例如，将/dev/sda1分区挂载到/mnt/data目录：

mkdir /mnt/data
mount /dev/sda1 /mnt/data

当不再需要使用某个分区时，可以将其卸载。例如，卸载/mnt/data目录下挂载的分区：

umount /mnt/data

本文详细介绍了Linux系统识别硬盘设备和硬盘分区的过程。从硬盘设备的检测、驱动加载、设备注册，到分区表的读取、分区解析和分区注册，每个步骤都有其重要的作用。了解这些过程有助于我们更好地管理磁盘资源、排查磁盘相关的故障。同时，我们还介绍了一些常见的操作和最佳实践，希望对读者有所帮助。