磁盘基础知识

小鱼儿 2022-03-16 15:05 176阅读 0赞

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## 概述 ##

1.  盘片（platter）
2.  磁头（head）
3.  磁道（track）
4.  扇区（sector）
5.  柱面（cylinder）

盘片 片面 和 磁头

硬盘中一般会有多个盘片组成，每个盘片包含两个面，每个盘面都对应地有一个读/写磁头。受到硬盘整体体积和生产成本的限制，盘片数量都受到限制，一般都在5片以内。盘片的编号自下向上从0开始，如最下边的盘片有0面和1面，再上一个盘片就编号为2面和3面。

1.  如下图：
    
     
    
     
    
    ![2843224-46fb935cd31addbd.png][]
    
    图1
    
    扇区 和 磁道
    
    下图显示的是一个盘面，盘面中一圈圈灰色同心圆为一条条磁道，从圆心向外画直线，可以将磁道划分为若干个弧段，每个磁道上一个弧段被称之为一个扇区（图践绿色部分）。扇区是磁盘的最小组成单元，通常是512字节。（由于不断提高磁盘的大小，部分厂商设定每个扇区的大小是4096字节）
    
     
    
    ![2843224-56f2056f0b36009f.png][]
    
    图2
    
    磁头 和 柱面
    
    硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有自己的磁头，因此，盘面数等于总的磁头数。 如下图
    
     
    
     
    
    ![2843224-e0854f19c817c83c.png][]
    
    图3
    
    ## 磁盘容量计算 ##
    
    存储容量 ＝ 磁头数 × 磁道(柱面)数 × 每道扇区数 × 每扇区字节数
    
    图3中磁盘是一个 3个圆盘6个磁头，7个柱面（每个盘片7个磁道） 的磁盘，图3中每条磁道有12个扇区，所以此磁盘的容量为：
    
    存储容量 6 \* 7 \* 12 \* 512 = 258048
    
    > 每个磁道的扇区数一样是说的老的硬盘，外圈的密度小，内圈的密度大，每圈可存储的数据量是一样的。新的硬盘数据的密度都一致，这样磁道的周长越长，扇区就越多，存储的数据量就越大。
    
    ## 磁盘读取响应时间 ##
2.  寻道时间：磁头从开始移动到数据所在磁道所需要的时间，寻道时间越短，I/O操作越快，目前磁盘的平均寻道时间一般在3－15ms，一般都在10ms左右。
3.  旋转延迟：盘片旋转将请求数据所在扇区移至读写磁头下方所需要的时间，旋转延迟取决于磁盘转速。普通硬盘一般都是7200rpm，慢的5400rpm。
4.  数据传输时间：完成传输所请求的数据所需要的时间。  
    小结一下：从上面的指标来看、其实最重要的、或者说、我们最关心的应该只有两个：寻道时间；旋转延迟。
5.  > 读写一次磁盘信息所需的时间可分解为：寻道时间、延迟时间、传输时间。为提高磁盘传输效率，软件应着重考虑减少寻道时间和延迟时间。
    
    ## 块/簇 ##
    
    概述
    
    磁盘块/簇（虚拟出来的）。 块是操作系统中最小的逻辑存储单位。操作系统与磁盘打交道的最小单位是磁盘块。  
    通俗的来讲，在Windows下如NTFS等文件系统中叫做簇；在Linux下如Ext4等文件系统中叫做块（block）。每个簇或者块可以包括2、4、8、16、32、64…2的n次方个扇区。
    
    为什么存在磁盘块？
    
    读取方便：由于扇区的数量比较小，数目众多在寻址时比较困难，所以操作系统就将相邻的扇区组合在一起，形成一个块，再对块进行整体的操作。
    
    分离对底层的依赖：操作系统忽略对底层物理存储结构的设计。通过虚拟出来磁盘块的概念，在系统中认为块是最小的单位。
    
    ## page ##
    
    操作系统经常与内存和硬盘这两种存储设备进行通信，类似于“块”的概念，都需要一种虚拟的基本单位。所以，与内存操作，是虚拟一个页的概念来作为最小单位。与硬盘打交道，就是以块为最小单位。
    
    ## 扇区、块/簇、page的关系 ##
6.  扇区： 硬盘的最小读写单元
7.  块/簇： 是操作系统针对硬盘读写的最小单元
8.  page： 是内存与操作系统之间操作的最小单元。
9.  扇区 <= 块/簇 <= page
    
      
      
    作者：jijs  
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    來源：简书  
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