Qual é a unidade de partições de discos rígidos?

Como você pode ver, por exemplo, na Wikipedia , as entradas no GPT são LBA's (Logical Block Addresses). Esses são endereços baseados no tamanho do setor lógico.

Quando os discos rígidos começaram a ter um tamanho de setor físico diferente (maior), os fornecedores mantiveram o tamanho do setor físico antigo como tamanho de setor lógico, para ajudar os sistemas antigos a usar os novos discos rígidos. Isso significa que o firmware do disco rígido contém código que pode lidar com leituras e gravações de setores lógicos: Para uma leitura, ele lerá o setor físico correto (maior) e retornará apenas parte dele. Para uma gravação, ele primeiro lerá o setor físico (maior), depois modificará parte dele e o moverá de volta.

Isso é ineficiente, a menos que leituras e gravações ocorram em LBAs que correspondam ao início de um setor físico e com comprimentos múltiplos de setores físicos.

Portanto, a maneira como o kernel lida com grandes tamanhos de setor físico é que ele tenta usar apenas esse tipo de leitura e gravação. Para que isso funcione, as partições devem estar alinhadas corretamente (nos limites dos setores físicos). Normalmente, os programas de particionamento garantem que esse seja o caso e imprimem um aviso se você tentar usá-los de uma maneira que não seja.

O kernel não precisa fazer isso; funcionaria mesmo sem fazê-lo, mas seria menos eficiente.

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Os aplicativos userland podem apenas ler o tamanho do setor lógico por meio de /sys e ler a tabela de partições e multiplicá-los para informar ao usuário o tamanho de uma partição?

Sim, os aplicativos da área de usuário fdiskfazem exatamente isso (embora eu ache que o tamanho do setor físico e lógico esteja em /proc, não em /sys, mas eu teria que pesquisar isso).

Quando o kernel opera o sistema de arquivos, ele não precisa saber o tamanho do armazenamento subjacente, apenas o tamanho da estrutura do sistema de arquivos lendo os metadados do sistema de arquivos, certo?

É um pouco mais difícil: a unidade básica do kernel é uma "página" (a unidade MMU), e a unidade básica de um sistema de arquivos específico é um "bloco" (às vezes várias páginas). O kernel só precisa saber como isso se relaciona com o tamanho do bloco lógico do armazenamento subjacente, porque isso é necessário para calcular os LBAs.

Mas o kernel precisa saber o início e o tamanho de uma partição quando o usuário acessa o dispositivo de partição bruta como /dev/sda2, isso não é verdade?

Sim. É por isso que ele lê a tabela de partição antes de criar entradas como /dev/sda2.

Quando o kernel faz isso, ele precisa saber que a unidade de números registrados na tabela de partição é o tamanho do setor lógico, não o tamanho do setor físico, certo?

Sim.