实验十一 管理存储设备

实验十一 管理存储设备

【实验目的】

1. 了解磁盘文件系统 2. 掌握磁盘管理 3. 掌握磁盘整理

4、掌握Windows中的各种磁盘

5、掌握软RAID的相关知识和实现方法

【实验内容】

1、磁盘文件系统

2、练习基本磁盘的管理 3、练习RAID的实现 4、练习RAID的管理

【相关知识】

了解磁盘文件系统 一：簇

我们知道一个新硬盘在使用之前，首先要创建分区或卷，然后再格式化才可以使用。格式化就好象是在一张纸上打格子，这些打好的格子，就是簇。簇的特点是：每一个文件存储时，都必须要以一个新簇开头。

二：FAT16

这是较老的一种文件格式，是用于16位的操作系统之上，它的特点是：分区越大，簇也随之增大。

例: 假如一个簇（格子）的大小为4KB，我们要存放一个6KB大小的文件，那么这个文件实际要占用8KB的空间，即占用2个簇。第一个簇被占满，而第二个簇只使用了2KB，另外2KB的空间实际上是被闲置了。这时假如再存放一个6KB的文件，它不能接着上面闲置的2KB空间继续存放，每一个文件都要以一个新簇开始。于是这个文件又占去了8KB的空间。这样，两个6KB的文件的实际占用空间是16KB 可见簇越大，越浪费空间。在FAT16文件系统中，如果一个分区的大小超过2GB的话，那么一个簇的大小是64KB，也就是说，既使你只存放一个1KB的文件，它实际也要占用64KB的硬盘空间。FAT16文件系统是非常浪费空间的。

如果使用FAT16文件系统，一个分区最好不要超过2GB，推荐小于256MB，样一个簇的大小小于4KB。

三：FAT32

FAT32是32位文件系统，推荐FAT32每个分区小于32GB，这样每个簇的大小小于4KB，节约空间。

FAT文件配置表（英文：File Allocation Table，首字母缩略字：FAT）的缺点还有以下几点：

⒈太浪费磁盘空间 ⒉磁盘利用效率低

⒊文件存储受限制，FAT32的硬盘格式并不能支持4GB以上的文件 ⒋不支持长文件名，只能支持8个字符。

⒌安全性较差 四：NTFS

NTFS (New Technology File System)每个簇最大4KB，并且在格式化的时候，可选择簇的大小。非常节约空间。

Windows Server 2003按磁盘分区的方式将卷分为两个类型：基本磁盘、动态磁盘。 注意：一个物理硬盘可以被全部划分为基本磁盘或是动态磁盘，但是不能二者兼有。 1、基本磁盘

基本磁盘可以包含主分区和扩展分区，在扩展分区中又可以划分出一个或多个逻辑分区。

主分区：用来启动操作系统的分区，即系统的引导文件存放的分区。 每块基本磁盘最多可以被划分为4个主分区。

扩展分区：若主分区没有占用所有的硬盘空间，则可以把剩余空间划分为扩展分区。 注意：每块硬盘上只能有一个扩展分区；扩展分区不能用来启动操作系统；必须在扩展分区内划分逻辑分区才能被使用，并赋予盘符。

逻辑分区：在扩展分区内进行容量的划分。每个逻辑分区被赋予一个盘符，如D：、E：、F：。

注意：在一台计算机上作多系统时，可以将操作系统安装在逻辑分区中，但是该操作系统的启动文件必须存放在主分区上。我们称存放启动文件的分区为启动分区。

2、动态磁盘

动态磁盘不使用分区，而使用卷来描述动态磁盘上的每一个空间（容量）划分。 Windows动态磁盘可支持多种特殊的动态卷，包括简单卷、跨区卷、带区卷、镜像卷和RAID-5卷。它们有的可以提高访问效率，有的可以提供容错功能，有的可以扩大磁盘的使用空间。

动态磁盘的优点：空间划分数目不受限制、可以动态调整卷、非磁盘阵列卷、磁盘阵列卷

（1）空间划分数目不受限制

基本磁盘中受分区表的限制，最多只能建立4个分区。

动态磁盘可以容纳4个以上的卷，卷的相关信息不存放在分区表中，而是卷之间互相复制划分信息，因此提高了容错功能。

（2）可以动态调整卷

基本磁盘中，添加、删除分区后都必须重新启动计算机。

动态磁盘的扩展、建立、删除、调整均不需要重新启动计算机。 （3）非磁盘阵列卷

a. 简单卷：要求必须建立在同一硬盘上的连续空间中，但在建立好之后可以扩展到同一磁盘中的其他非连续的空间中。

简单卷是动态卷中的最基本单位，它的地位与基本磁盘中的主磁盘分区相当。可以从一个动态磁盘内选择未指派空间来创建简单卷，并且在必要的时候可以将该简单卷扩大，不过简单卷的空间必须是在同一个物理磁盘上，无法跨越到另一个磁盘。

简单卷可以被格式化为FAT、FAT32或NTFS文件系统，但是，如果要扩展简单卷，即要动态地扩大简单卷的容量，则必须将其格式化为NTFS的格式

b. 跨区卷：将来自多个硬盘的空间置于一个卷中，构成跨区卷。需要最少两个，最多32个硬盘。每块硬盘用来组成跨区卷的空间不必相同。

写入数据：必须先将同一个跨区卷中的第一个磁盘中的空间写满，才能再向同一个跨区卷中的下一个磁盘空间写入数据。

作用：利用跨区卷可以将分散在多个磁盘上的小的硬盘空间组合在一起，形成一个大的可以统一使用和管理的卷。

NTFS格式的跨区卷可以扩展容量，FAT和FAT32格式的不具备此功能。 （4）磁盘阵列卷

a. 带区卷：将来自多个硬盘的相同空间置于一个卷中，构成带区卷。 需要最少两个，最多32个硬盘。

写入数据：数据按照64KB分成一块，这些大小为64KB的数据块被分散存放于组成带区卷的各个硬盘中。

带区卷是Windows所有磁盘管理功能中，运行速度最快的卷。 带区卷不具有扩展容量的功能。

b. 镜像卷：由一个动态磁盘内的简单卷和另一个动态磁盘内的未指派空间组合而成，或者由两个未指派的可用空间组合而成，然后给予一个逻辑磁盘驱动器号。

当一个卷作出修改时，另一个卷也完成相同的操作

两个区域存储完全相同的数据，当一个磁盘出现故障时，系统仍然可以使用另一个磁盘内的数据，因此，它具备容错的功能。但它的磁盘利用率不高，只有50%。

与跨区卷、带区卷不同的是，它可以包含系统卷和启动卷。 c. RAID-5卷：是具有容错能力的带区卷。

要求：需要最少三个，最多32个硬盘；来自于不同硬盘空间的大小必须相同。

工作原理：RAID-5卷在存储数据时，会根据数据内容计算出奇偶校验数据，并将该校验数据一起写入到RAID-5卷中。当某个磁盘出现故障时，系统可以利用其他硬盘中的数据和该奇偶校验数据恢复丢失的数据，具有一定的容错能力。

奇偶校验数据不是存储在固定的磁盘内，而是依序分布在每台磁盘内，例如第一次写入时存储在磁盘0、第二次写入时存储在磁盘1??存储到最后一个磁盘后，再从磁盘0开始存储。

RAID-5卷的写入效率相对镜像卷较差，因为写入数据的同时要进行奇偶校验数据的计算，但读取数据时比镜像卷好，因为可以从多个磁盘读取数据，并且不用计算奇偶校验数据。

RAID-5卷的磁盘空间有效利用率为（n-1）/n，其中n为磁盘的数目，从这一点上看，比镜像卷的50%要好。

动态磁盘中5种主要类型的卷：简单卷、跨区卷、带区卷、镜像卷、RAID-5卷

简单卷 跨区卷 带区卷 镜像卷 RAID-5卷 需要硬盘数 1块 最少2块, 最多32块 最少2块, 最多32块 最少3块, 最多32块 容错性 不支持 支持 支持 组成卷的空间 不必相同 相同 相同 扩展容量功能 NTFS格式具备 NTFS格式具备 不具备 写入数据

硬件RAID解决方案速度快、稳定性好，可以有效地提供高水平的硬盘可用性和冗余度，但是居高不下的价格实在令人可畏。值得庆幸的是，Windows 2003提供了内嵌的软件RAID功能，并且软RAID可以实现RAID-0、RAID-1、RAID-5。软RAID不仅实现上非常方便，而

且还大量地节约了宝贵的资金，确实是Windows 2003 Server的一个很实用的新功能。RAID-5卷是数据和奇偶校验间断分布在三个或更多物理磁盘的容错卷。

如果物理磁盘的某一部分失败，我们可以用余下的数据和奇偶校验重新创建磁盘上失败的那一部分上的数据。对于多数活动由读取数据构成的计算机环境中的数据冗余来说，RAID-5卷是一种很好的解决方案。可使用基于硬件或基于软件的解决方案来创建 RAID-5卷。通过基于硬件的 RAID，智能磁盘控制器处理组成RAID-5卷的磁盘上的冗余信息的创建和重新生成。

Windows Server 2003 家族操作系统提供基于软件的RAID，其中RAID-5卷中的磁盘上的信息的创建和重新生成将由“磁盘管理”来处理，两种情况下数据都将跨磁盘阵列中的所有成员进行存储。当然，软RAID的性能和效率是不能与硬RAID相提并论的。

在安装Windows 2003 Server时，硬盘将自动初始化为基本磁盘。我们不能在基本磁盘分区中创建卷，而只能在动态磁盘上创建类似的磁盘配置。也就是说，如果想创建RAID-0（带区卷）、RAID-1（镜像卷）或RAID-5卷，就必须使用动态磁盘。在Windows 2003 Server安装完成后，可使用升级向导将它们转换为动态磁盘。

在将一个磁盘从基本磁盘转换为动态磁盘后，磁盘上包含的将是卷，而不再是磁盘分区。其中的每个卷是硬盘驱动器上的一个逻辑部分，还可以为每个卷指定一个驱动器字母或者挂接点。但是要注意的是只能在动态磁盘上创建卷。

Windows 2003将动态磁盘配置信息存储在磁盘上，而不是存储在注册表中或者其他位置。同时，这些信息不能被准确地更新。Windows 2003将这些磁盘配置信息复制到所有其他动态磁盘中。因此，单个磁盘的损坏将不会影响到访问其他磁盘上的数据。

一个硬盘既可以是基本的磁盘，也可以是动态的磁盘，但不能二者兼是，因为在同一磁盘上不能组合多种存储类型。但是，如果计算机有多个硬盘，就可以将各个硬盘分别配置为基本的或动态的。

【实验步骤】

一、磁盘管理

1、在基本磁盘上创建磁盘分区

磁盘管理windows 2003默认存储：基本磁盘 基本磁盘的特征是：最多4 个分区

兼容其它类型的磁盘存储

分区的类型是：主分区 扩展分区 逻辑驱动器

主分区：是一个逻辑上的整体单元提供给用户使用，在DOS和95/98下，一块物理硬盘只有一个主分区，在NT及2003 的“基本磁盘”方式下，一块物理硬盘最多可以有四个主分区

扩展分区：可以进一步被化分成逻辑盘，在DOS、95/98和NT及2003 的“基本磁盘”方式下一块物理硬盘只有一个扩展分区 磁盘分区管理

Win2003 中对一块磁盘最大可以分成 4 个主分区，每个主分区可格式化成一个逻辑磁盘，也就是可以分成 4 个磁盘。 如果想分更多的磁盘，也可使用扩展分区技术，一块磁盘最多可分成三个主分区加一个扩展分区，在扩展分区中可以建多个逻辑磁盘。

例：如果我们建了 3 个主分区，再在扩展分区中建了 3 个逻辑磁盘，则系统中总共有3+3=6 个逻辑磁盘。当然现在我们一般把物理磁盘分成一个主分区加一个扩展分区，因为WIN98 系统只支持这种方式。

带逻辑驱动器的扩展分区步骤： （1）计算机管理---磁盘管理

（2）右击未指派空间---创建磁盘分区，打开“创建磁盘分区向导”对话框 （3）单击“下一步”，打开“选择分区类型” （4）单击“下一步”，打开“指定分区大小”，在“要使用的磁盘空间”编辑框中为新建分区输入空间大小。

（注：对话框里系统会自动计算得到可用空间的最大值和最小值） （5）单击“下一步”，打开“指派驱动器号和路径”向导。 （6）单击“下一步”，打开“格式化分区”向导。 （7）单击“下一步”，打开“完成创建分区向导”对话框，单击“完成”。

实验 1：为 win2003 添加一个硬盘，大小为 20G。

步骤：请先不用启动虚拟机，打开虚拟机的配置文件，选择“add-HardDisk”。 实验 2：建立一个主分区，大小为 5G，将其格式化为 NTFS。 步骤：右击“我的电脑”-“管理”，打开“计算机管理”工具。也可以使用 “控制面板-管理工具-计算机管理”。 单击“磁盘管理”，电脑会显示“欢迎使用写入签名和升级磁盘向导”，我们选“是”，并按提示操作。最后右击磁盘，把动态磁盘改成基本磁盘。 （或者diskmgmt.msc） 截图:

建立第二主分区 大小各为 2G , 将其格式化为 NTFS 截图:

建立第三主分区，大小为 3G，将其格式化为 NTFS 截图:

实验 3：剩余的空间为扩展分区，并在扩展分区内建立两个逻辑驱动器，要求其中一个驱动 器的大小为 6G。 截图:

实验 4：将大小为 6G 的驱动器格式化为 FAT32，另一个格式化为 NTFS。 截图:

实验 5：将主分区的卷标设置为“system”，大小为 6G 的分区卷标为“tools”，另一个的 卷标为“back”。

注意：卷标是为了标明该分区所存储的内容是什么，以更好的区分不同的分区。 截图:

实验 6：常用磁盘管理命令。

将6G的逻辑驱动器转化为NTFS文件系统 基本语法：convert [volume] /fs:ntfs,注：[volume]要转换的分区或卷的驱动器号。转换后的的分区没有办法再换回FAT或FAT32文件系统。 Mountvol命令、diskpart命令参照课本P165 实验 7：删除 6G 的逻辑驱动器。

截图: 实验 8：磁盘整理

对win2003的C:盘进分析和碎片整理 分析完的截图: 碎片整理完的截图: 实验 9：磁盘配额

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7a0f.html