機(jī)械硬盤基礎(chǔ)知識(shí)大全
在設(shè)備管理器的磁盤驅(qū)動(dòng)器里可以看到硬盤信息，品牌、型號(hào)，固態(tài)硬盤型號(hào)里一般都會(huì)帶SSD下面就讓小編帶你去看看機(jī)械硬盤基礎(chǔ)知識(shí)大全，希望能幫助到大家!
買電腦選機(jī)械硬盤還是固態(tài)硬盤?
傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤HDD采用高速旋轉(zhuǎn)的磁盤來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，通過磁頭來(lái)讀寫，這一機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程中帶有延遲、并且無(wú)法同時(shí)迸發(fā)多向讀寫數(shù)據(jù)，而SSD為全電子結(jié)構(gòu)，采用集成電路存儲(chǔ)技術(shù)，使用存儲(chǔ)芯片加上尋址控制器來(lái)組成的硬盤，類似于U盤技術(shù)，沒有任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件。
那么，買電腦選機(jī)械硬盤還是固態(tài)硬盤?我們知道固態(tài)硬盤有著機(jī)械硬盤無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，具體如下：
1.數(shù)據(jù)讀寫速度：同樣配置的電腦，固態(tài)硬盤讀寫速度能達(dá)到500M/S，機(jī)械硬盤在150MB/S。三倍的差距，電腦的反應(yīng)速度區(qū)別會(huì)很大。
2.數(shù)據(jù)安全和抗震：機(jī)械硬盤的數(shù)據(jù)讀寫是通過磁頭讀取盤片來(lái)完成的，但是在高速旋轉(zhuǎn)過程中盤片和磁頭碰撞更容易造成數(shù)據(jù)受損，運(yùn)輸過程中也容易造成盤片受損造成損壞和數(shù)據(jù)丟失，小編就曾經(jīng)在組裝電腦時(shí)候，指著機(jī)械硬盤問店家，這個(gè)硬盤多大容量?店家大吼一聲：“別碰”至今記憶猶新。
3.重量和體積：所有的科技產(chǎn)品都是這個(gè)規(guī)律，新技術(shù)的產(chǎn)品除了價(jià)格，在體積重量上面都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越老技術(shù)的產(chǎn)品的。固態(tài)硬盤的體積跟機(jī)械硬盤比，就好比信用卡和字典。
4.噪音和散熱：因?yàn)楣虘B(tài)硬盤使用閃存顆粒制作而成，沒有機(jī)械部件及閃存芯片，沒有磁盤和磁頭機(jī)械馬達(dá)、風(fēng)扇等，所以工作時(shí)，可以做到絕對(duì)的靜音，而且發(fā)熱量小，散熱也更快。
5.功耗：固態(tài)硬盤還是因?yàn)闆]有機(jī)械部件，沒有高速旋轉(zhuǎn)的磁盤，所以更節(jié)能，一般不超過3W，而機(jī)械硬盤則是5-10W，大了兩三倍，所以固態(tài)硬盤更符合節(jié)能環(huán)保的今天。
當(dāng)然，金無(wú)足赤人無(wú)完人，機(jī)械硬盤也不是一無(wú)是處，固態(tài)硬盤也不是樣樣都好，價(jià)格和容量是固態(tài)硬盤的兩大軟肋，機(jī)械硬盤現(xiàn)在基本都是以“T”為單位了，固態(tài)硬盤大多還是以G為單位，雖然也有上“T”的，但都是天價(jià)，不是一般人能買得起的。
還有很重要的一點(diǎn)，固態(tài)硬盤如果一旦損壞，數(shù)據(jù)是很難恢復(fù)的，而機(jī)械硬盤損壞，一般還可以維修進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，從數(shù)據(jù)安全性來(lái)講，機(jī)械硬盤也有優(yōu)勢(shì)。
對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說，買電腦選機(jī)械硬盤還是固態(tài)硬盤?如果是普通用戶，對(duì)安全性要求不是很高，并且對(duì)容量要求也不高的話，有著更快的速度的SSD無(wú)疑是首選。此外，既要高速，又要大存儲(chǔ)、高安全性的朋友來(lái)說，還可以選擇固態(tài)+機(jī)械雙硬盤方案，SSD主要安裝系統(tǒng)，機(jī)械硬盤用來(lái)做存儲(chǔ)，速度、存儲(chǔ)、安全全不誤，結(jié)合一下其實(shí)是最佳之選!
下面我們?cè)賮?lái)說說歷史悠久的機(jī)械硬盤。機(jī)械硬盤除了容量之外，轉(zhuǎn)速、緩存大小、單碟容量以及接口類型等參數(shù)都是不容忽視的，它決定了機(jī)械硬盤的性能。那么選購(gòu)機(jī)械硬盤需要注意什么?下面小編就來(lái)教大家怎么看機(jī)械硬盤參數(shù)。
機(jī)械硬盤
1、按需選擇適合的容量
機(jī)械硬盤最大的特點(diǎn)在于容量大、價(jià)格實(shí)惠，因此選購(gòu)機(jī)械機(jī)械硬盤機(jī)械硬盤，首先要考慮的就是容量的大小，它直接決定了用戶使用存儲(chǔ)空間的大小。而在機(jī)械硬盤的容量選擇上主要看用途而定，如今1TB機(jī)械硬盤已經(jīng)是主流首選，如果存儲(chǔ)量大，可以按需搭配適合自己的容量，例如2T、3T、4T等。
對(duì)于主流用戶來(lái)說，在眾多機(jī)械硬盤容量中，目前性價(jià)比最高的機(jī)械硬盤容量是1TB和2TB，也是最佳之選。
2、機(jī)械硬盤轉(zhuǎn)速
機(jī)械硬盤轉(zhuǎn)速以每分鐘多少轉(zhuǎn)來(lái)表示的，單位表示為RPM，RPM是Revolutions Perminute的縮寫，轉(zhuǎn)/每分鐘。RPM值越大，那么內(nèi)部傳輸率就越快，訪問時(shí)間就越短，機(jī)械硬盤的整體性能也就越好。機(jī)械硬盤的轉(zhuǎn)速越高，機(jī)械硬盤的尋道時(shí)間就越短，數(shù)據(jù)傳輸率就越高，機(jī)械硬盤的性能就越好。目前市面上的機(jī)械硬盤主流轉(zhuǎn)速為7200RPM，部分還有5400RPM，多為筆記本硬盤或一些低速存儲(chǔ)盤。
機(jī)械硬盤的轉(zhuǎn)速指的是內(nèi)部電機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)速度，也就是機(jī)械硬盤盤片在一分鐘內(nèi)所完成的最大轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)速的快慢是決定機(jī)械硬盤的速度重要參數(shù)之一，它是決定機(jī)械硬盤內(nèi)部傳輸率的關(guān)鍵因素之一，直接影響到機(jī)械硬盤的速度，機(jī)械硬盤轉(zhuǎn)速越快，則讀寫速度越快，不過發(fā)熱量也隨之增加。
機(jī)械硬盤轉(zhuǎn)速的不同，性能差別主要在隨機(jī)讀取/寫入尋道時(shí)間的性能上。隨機(jī)尋道性能這個(gè)參數(shù)的數(shù)值是越低越好，也是日常機(jī)械硬盤應(yīng)用在速度上最能直接體驗(yàn)的一個(gè)性能。無(wú)論是Windows系統(tǒng)啟動(dòng)、大量零碎文件的讀寫、各種軟件的啟動(dòng)時(shí)間等等，都和隨機(jī)讀取/寫入時(shí)間有著直接的關(guān)系。這是CPU、內(nèi)存性能再高都無(wú)法改變的，所以不少用戶開始選擇固態(tài)硬盤。
3、機(jī)械硬盤緩存大小
除了轉(zhuǎn)速影響機(jī)械硬盤的速度以外，機(jī)械硬盤的緩存大小也是影響速度的重要參數(shù)，機(jī)械硬盤存取零碎數(shù)據(jù)的時(shí)候需要不斷的在硬盤與內(nèi)存之間交換數(shù)據(jù)，如果機(jī)械硬盤具備大緩存，可以將零碎數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)在緩存中，減小對(duì)系統(tǒng)的負(fù)荷，也能夠提升數(shù)據(jù)傳輸速度。
目前的市場(chǎng)中的主流1T、2T、3T容量的機(jī)械硬盤一般緩存容量為64MB，不過還是有一些低容量的機(jī)械硬盤為32MB，比如500GB的，而一些大容量的機(jī)械硬盤達(dá)到了256MB，例如4T機(jī)械硬盤，緩存越大，速度越快。
4、單碟容量越大性能越高
在日常的應(yīng)用中，機(jī)械硬盤的性能好壞的區(qū)別能夠直接感受到的，除了尋道性能就是持續(xù)傳輸速率，它們性能表現(xiàn)在不同的的應(yīng)用上也作用各不相同。在說明持續(xù)傳輸速率之前，先要說一下和它性能表現(xiàn)有密切關(guān)系的——單碟容量。
垂直記錄技術(shù)出現(xiàn)之前，機(jī)械硬盤盤片的容量和性能到達(dá)了一個(gè)瓶頸，直到2006年采用垂直記錄技術(shù)的機(jī)械硬盤產(chǎn)品開始量產(chǎn)，這個(gè)瓶頸才得到緩解。
目前，主流機(jī)械硬盤的單碟容量，單盤片容量越大，機(jī)械硬盤可儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)就越多。傳統(tǒng)機(jī)械硬盤主要由磁盤和磁頭組成，由于體積的限制，每個(gè)機(jī)械硬盤腔體所能安放的盤片也有限。要在有限的盤片里增大機(jī)械硬盤的容量，就只能靠提升碟片的存儲(chǔ)密度。通過垂直記錄技術(shù)，不但盤片的容量提到了一個(gè)新高度。與此同時(shí)，由于盤片數(shù)據(jù)密度的增加，機(jī)械硬盤的持續(xù)傳輸速率也獲得了質(zhì)的提升。
由于采用了磁道密度更高、單碟容量更大的盤片，在軟件測(cè)試上的平均持續(xù)傳輸速率獲得了超過25%的性能提升。而最能體驗(yàn)這種性能提升的應(yīng)用就是機(jī)械硬盤間的大體積文件拷貝。像一些光盤鏡像、高清視頻文件，在兩個(gè)機(jī)械硬盤之間對(duì)拷時(shí)，這25%的性能提升就意味著可以比原來(lái)節(jié)省了1/4的等待時(shí)間，大大提高了效率。
5、機(jī)械硬盤接口類型
機(jī)械硬盤的接口與主板連接的部件，作用時(shí)是機(jī)械硬盤緩存與內(nèi)存之間的傳輸數(shù)據(jù)。機(jī)械硬盤的接口決定了與電腦的連接速度。
目前的機(jī)械硬盤主流接口是sata3類型的，老接口還有IDE、sata1、sata2，目前新款機(jī)械硬盤都是SATA3接口的。一般來(lái)說，無(wú)論是sata1、sata2還是sata3接口，都可以相互兼容，SATA1、SATA2、SATA3外觀上是沒區(qū)別的，接口外觀相同，線也相同，主要是傳輸速率不一樣，控制芯片不一樣。
SATA1.0：理論傳輸速度為1.5Gbit/s
SATA2.0：理論傳輸速度為3Gbit/s
SATA3.0：理論傳輸速度為6Gbit/s
此外，IDE接口屬于老式的硬盤接口，IDE是接口理論傳輸速度為100或166MB/S，傳輸速度較慢，因此已被淘汰，目前的主板都不支持IDE。
以上就是機(jī)械硬盤參數(shù)選購(gòu)知識(shí)，如今機(jī)械硬盤基本只剩下希捷與西部數(shù)據(jù)兩大品牌，相對(duì)來(lái)說比較好選。
電腦硬盤知識(shí)你了解多少?
電腦硬盤的接口形式有IDE接口，SCSI接口和串行接口(SATA接口)，我們家用電腦通常是IDE或SATA接口居多，SCSI接口服務(wù)器上用得較多。
硬盤容量
一塊硬盤的參數(shù)，最直觀的我們都是用容量來(lái)衡量的，比如說1T硬盤，2T硬盤，或者500G硬盤，那么這些容量單位是如何計(jì)算和怎么計(jì)量的呢?
硬盤的容量大小是由：盤面數(shù)、柱面數(shù)、扇區(qū)數(shù)決定的，具體計(jì)算公式：
容量=盤面數(shù)×柱面數(shù)×扇區(qū)數(shù)×512字節(jié)
電腦中存儲(chǔ)容量的計(jì)量基本單位是字節(jié)(Byte。簡(jiǎn)稱B)，8個(gè)二進(jìn)制位稱為1個(gè)字節(jié)，此外還有KB、MB、GB、TB等，它們之間的換算關(guān)系是1Byte=8bit，1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。
李哥提醒：注意的是，針對(duì)硬盤U盤等存儲(chǔ)設(shè)備，廠商是按1000進(jìn)制算的。即1G=1000M=1000__1000KB=1000__1000B，所以才會(huì)出現(xiàn)40GB的實(shí)際容量大概37GB左右。
硬盤分類
現(xiàn)在市面上硬盤有機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤。
機(jī)械硬盤(HHD)：就是一直在使用的普通硬盤，由內(nèi)部構(gòu)成而得名，通過硬盤磁頭改變極性方式進(jìn)行讀寫操作。硬盤作為精密設(shè)備，要注意防摔防塵。
固態(tài)硬盤(SSD)：和機(jī)械硬盤不同的地方在于其是由固態(tài)存儲(chǔ)芯片組成，但是固態(tài)硬盤的接口規(guī)范和接口定義是和機(jī)械硬盤統(tǒng)一的，所以才被廣泛應(yīng)用。
HHD和SSD的優(yōu)缺點(diǎn)：
1、由于固態(tài)硬盤內(nèi)部不像機(jī)械硬盤內(nèi)部有機(jī)械零部件，只是用閃存顆粒組成，所以在防摔防震方面優(yōu)于機(jī)械硬盤。
2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)速度方面，固態(tài)硬盤是機(jī)械硬盤速度的2倍多。
3、功耗方面，固態(tài)硬盤要低于機(jī)械硬盤。
4、容量方面，機(jī)械硬盤容量可選范圍優(yōu)于固態(tài)硬盤。
5、噪音方面，固態(tài)硬盤正是由于沒有機(jī)械部件，所以發(fā)熱量小，無(wú)風(fēng)扇和機(jī)械馬達(dá)，噪音值零分貝，優(yōu)于機(jī)械硬盤。
6、價(jià)格方面，機(jī)械硬盤價(jià)格優(yōu)于固態(tài)盤。所以現(xiàn)在我們?cè)诮M裝電腦的時(shí)候，安裝一塊固態(tài)硬盤和一塊機(jī)械硬盤，固態(tài)硬盤用于安裝系統(tǒng)，機(jī)械硬盤用于存儲(chǔ)文件。
7、壽命方面，由于內(nèi)部部件的組成，固態(tài)硬盤的讀寫壽命要小于機(jī)械硬盤，所以使用壽命方面，機(jī)械硬盤優(yōu)于固態(tài)硬盤。
在使用過程中，電腦硬盤由于經(jīng)常存儲(chǔ)文件刪除文件等操作，會(huì)產(chǎn)生磁盤碎片，碎片比較小的時(shí)候?qū)τ脖P影響較小，一旦變多變大，就要導(dǎo)致硬盤讀取速度變緩。所以我們還用定期給硬盤進(jìn)行碎片整理。
硬盤知識(shí)詳解
眾所周知，硬盤是數(shù)據(jù)持久化的載體。硬盤有機(jī)械硬盤(HDD)和固態(tài)硬盤(SSD)之分。機(jī)械硬盤即是傳統(tǒng)普通硬盤，主要由：盤片，磁頭，盤片轉(zhuǎn)軸及控制電機(jī)，磁頭控制器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，接口，緩存等幾個(gè)部分組成。
我們先通過一段視頻來(lái)看下機(jī)械硬盤的構(gòu)造，通過這個(gè)視頻可以對(duì)硬盤有個(gè)直觀的概念。
硬盤的發(fā)展分類
硬盤是由IBM在1956年開始使用，在1960年代初成為通用式電腦中主要的輔助存放設(shè)備(英語(yǔ)：secondary storage)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，硬盤也成為服務(wù)器及個(gè)人電腦的主要組件。
硬盤按數(shù)據(jù)接口不同，大致分為ATA(又稱IDE)和SATA以及SCSI和SAS。接口速度不是實(shí)際硬盤數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，?dāng)前普通硬盤的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速度一般不會(huì)超過300MB/s。
ATA
全稱Advanced Technology Attachment，是用傳統(tǒng)的40-pin并口數(shù)據(jù)線連接主板與硬盤的，接口速度最大為133MB/s，因?yàn)椴⒖诰€的抗干擾性太差，且排線占用空間較大，不利電腦內(nèi)部散熱，已逐漸被SATA所取代。
SATA
全稱Serial ATA，也就是使用串口的ATA接口，特點(diǎn)是抗干擾性強(qiáng)，對(duì)數(shù)據(jù)線的要求比ATA低很多，且支持熱插拔等功能。SATA-II的接口速度為300MiB/s，而新的SATA-III標(biāo)準(zhǔn)可達(dá)到600MiB/s的傳輸速度。SATA的數(shù)據(jù)線也比ATA的細(xì)得多，有利于機(jī)箱內(nèi)的空氣流通，整理線材也比較方便。
SCSI
全稱Small Computer System Interface(小型機(jī)系統(tǒng)接口)，經(jīng)歷多代的發(fā)展，從早期的SCSI-II，到當(dāng)前的Ultra320 SCSI以及Fiber-Channel(光纖通道)，接口型式也多種多樣。SCSI硬盤廣為工作站級(jí)個(gè)人電腦以及服務(wù)器所使用，因此會(huì)使用較為先進(jìn)的技術(shù)，如碟片轉(zhuǎn)速15000rpm的高轉(zhuǎn)速，且資料傳輸時(shí)CPU占用率較低，但是單價(jià)也比相同容量的ATA及SATA硬盤更加昂貴。
SAS
全稱Serial Attached SCSI，是新一代的SCSI技術(shù)，可兼容SATA硬盤，都是采取序列式技術(shù)以獲得更高的傳輸速度，可達(dá)到12Gb/s。此外也透過縮小連接線改善系統(tǒng)內(nèi)部空間等。
此外，由于SAS硬盤可以與SATA硬盤共享同樣的背板，因此在同一個(gè)SAS存儲(chǔ)系統(tǒng)中，可以用SATA硬盤來(lái)取代部分昂貴的SAS硬盤，節(jié)省整體的存儲(chǔ)成本。但SATA存儲(chǔ)系統(tǒng)并不能連接SAS硬盤。
FC
全稱Fibre Channel(光纖通道接口)，擁有此接口的硬盤在使用光纖聯(lián)接時(shí)具有熱插拔性、高速帶寬(4Gb/s或10Gb/s)、遠(yuǎn)程連接等特點(diǎn);內(nèi)部傳輸速率也比普通硬盤更高。但其價(jià)格高昂，因此FC接口通常只用于高端服務(wù)器領(lǐng)域。
常見的硬盤尺寸(目前最常用的是2.5和3.5)：
0.85英寸，多用于手機(jī)等便攜設(shè)備中，已無(wú)廠商生產(chǎn)。
1英寸(微型硬盤，MicroDrive)，多用于數(shù)字相機(jī)(CF type II接口)，已無(wú)廠商生產(chǎn)。
1.8英寸，多用于筆記本電腦及外置硬盤盒中，已無(wú)廠商生產(chǎn)。
2.5英寸，多用于筆記本電腦及外置硬盤盒中。采用2.5"硬盤的外置硬盤盒一般不需外接電源。
3.5英寸，多用于臺(tái)式機(jī)中。采用3.5"硬盤的外置硬盤盒一般需要外接電源，因?yàn)楹碾娏砍^USB的供電上限，一直到USB3.0問世后獲得解決。
5.25英寸，多為早期臺(tái)式機(jī)使用，已無(wú)廠商生產(chǎn)。
10.5英寸。
14英寸，NEC DKU800。
硬盤參數(shù)指南
IOPS：即I/O per second，即每秒讀寫(I/O)操作的次數(shù)，多用于OLTP/數(shù)據(jù)庫(kù)、小文件存儲(chǔ)等場(chǎng)合，衡量隨機(jī)訪問的性能。
緩存：常見緩存有2MB、8MB、16MB、32MB、64MB、128MB、256MB等規(guī)格。
平均尋道時(shí)間：?jiǎn)挝皇莔s(毫秒)，有5.2ms、8.5ms、8.9ms、12ms等規(guī)格。
內(nèi)部傳輸速度：包括磁頭把數(shù)據(jù)從盤片讀入緩存的速度，以及磁頭把數(shù)據(jù)從緩存寫入盤片的速度?？捎脕?lái)評(píng)價(jià)硬盤的讀寫速度和整體性能。
轉(zhuǎn)速(rpm)：即我們常說硬盤的轉(zhuǎn)速，注意這里單位是分鐘，英文是revolutions per minute，指硬盤主軸電機(jī)的每分鐘旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，它是盤片的角速度而不是盤片上的線速度，目前一般IDE硬盤的轉(zhuǎn)速為 7200RPM，而高端SCSI硬盤的最高轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到15,000RPM。
__B：這里代指硬盤容量的大小，常用的單位Byte、KB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB、YB，他們之間關(guān)系如下：
1B(Byte 字節(jié))=8bit，
1KB (Kilobyte 千字節(jié))=1024B，
1MB (Megabyte 兆字節(jié) 簡(jiǎn)稱“兆”)=1024KB，
1GB (Gigabyte 吉字節(jié) 又稱“千兆”)=1024MB，
1TB (Trillionbyte 萬(wàn)億字節(jié) 太字節(jié))=1024GB，其中1024=2^10 ( 2 的10次方)，
1PB(Petabyte 千萬(wàn)億字節(jié) 拍字節(jié))=1024TB，
1EB(E__abyte 百億億字節(jié) 艾字節(jié))=1024PB，
1ZB (Zettabyte 十萬(wàn)億億字節(jié) 澤字節(jié))= 1024 EB,
1YB (Yottabyte 一億億億字節(jié) 堯字節(jié))= 1024 ZB,
1BB (Brontobyte 一千億億億字節(jié))= 1024 YB.
注1：“兆”為百萬(wàn)級(jí)數(shù)量單位。
附：進(jìn)制單位全稱及譯音
yotta, [堯]它, Y. 10^21,
zetta, [澤]它, Z. 10^18,
e__a, [艾]可薩, E. 10^15,
peta, [拍]它, P. 10^12,
tera, [太]拉, T. 10^9,
giga, [級(jí)]咖, G. 10^6,
mega, [兆]，M. 10^3
注2：有的廠商把會(huì)在中間加上i，即KiB、MiB、GiB、TiB、PiB、EiB、ZiB、YiB，像AWS就把云硬盤以及對(duì)象存儲(chǔ)容量這樣標(biāo)識(shí)，此外，他們理解1KB=1000B。
常見硬盤的IOPS數(shù)值參考：
2,5" 10.000 rpm SAS 113 IOPS
2,5" 15.000 rpm SAS 156 IOPS
3,5" 15.000 rpm SAS 146 IOPS
2,5" 5.400 rpm SATA 71 IOPS
3,5" 7.200 rpm SATA 65 IOPS
3,5" 10.000 rpm U320 104 IOPS
3,5" 15.000 rpm U320 141 IOPS
3,5" 10.000 rpm FC 125 IOPS
3,5" 15.000 rpm FC 150 IOPS
3,5" 10.000 rpm FATA 119 IOPS
這里推薦一個(gè)在線計(jì)算IOPS的網(wǎng)站：http://www.wmarow.com/strcalc/
硬盤的邏輯構(gòu)建
Linu__系統(tǒng)初始化時(shí)，會(huì)根據(jù) MBR 來(lái)識(shí)別硬盤設(shè)備。MBR，全稱 Master Boot Record，可譯為硬盤主引導(dǎo)記錄，占據(jù)硬盤 0 磁道的第一個(gè)扇區(qū)。MBR 中，包括用來(lái)載入操作系統(tǒng)的可執(zhí)行代碼，實(shí)際上，此可執(zhí)行代碼就是 MBR 中前 446 個(gè)字節(jié)的 boot loader 程序(引導(dǎo)加載程序)，而在 boot loader 程序之后的 64 個(gè)(16×4)字節(jié)的空間，就是存儲(chǔ)的分區(qū)表(Partition table)相關(guān)信息。最后2個(gè)字節(jié)用于校驗(yàn)引導(dǎo)程序的有效性。
硬盤在邏輯上由磁頭、磁道、柱面和扇區(qū)組成。磁頭靠近主軸接觸的表面，即線速度最小的地方，是一個(gè)特殊的區(qū)域，它不存放任何數(shù)據(jù)，稱為啟停區(qū)或著陸區(qū)(Landing Zone)，啟停區(qū)外就是數(shù)據(jù)區(qū)。在最外圈，離主軸最遠(yuǎn)的地放是“0”磁道，硬盤數(shù)據(jù)的存放就是從最外圈開始的。如下圖：
硬盤的讀寫是和扇區(qū)有著緊密關(guān)系的。在說扇區(qū)和讀寫原理之前先說一下和扇區(qū)相關(guān)的”盤面”、“磁道”、和“柱面”。
1.盤面
硬盤的盤片一般用鋁合金材料做基片，高速硬盤也可能用玻璃做基片。
2.磁道
磁盤在格式化時(shí)被劃分成許多同心圓，這些同心圓軌跡叫做磁道(Track)。磁道從外向內(nèi)從0開始順序編號(hào)。硬盤的每一個(gè)盤面有300～1 024個(gè)磁道，新式大容量硬盤每面的磁道數(shù)更多。
3.柱面
所有盤面上的同一磁道構(gòu)成一個(gè)圓柱，通常稱做柱面(Cylinder)，每個(gè)圓柱上的磁頭由上而下從“0”開始編號(hào)。數(shù)據(jù)的讀/寫按柱面進(jìn)行，即磁 頭讀/寫數(shù)據(jù)時(shí)首先在同一柱面內(nèi)從“0”磁頭開始進(jìn)行操作，依次向下在同一柱面的不同盤面即磁頭上進(jìn)行操作，只在同一柱面所有的磁頭全部讀/寫完畢后磁頭才轉(zhuǎn)移到下一柱面，因?yàn)檫x取磁頭只需通過電子切換即可，而選取柱面則必須通過機(jī)械切換。
4.扇區(qū)
操作系統(tǒng)以扇區(qū)(Sector)形式將信息存儲(chǔ)在硬盤上，每個(gè)扇區(qū)包括512個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)和一些其他信息。一個(gè)扇區(qū)有兩個(gè)主要部分：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)地點(diǎn)的標(biāo)識(shí)符和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段。
扇區(qū)的第一個(gè)主要部分是標(biāo)識(shí)符。包括組成扇區(qū)三維地址的三個(gè)數(shù)字：扇區(qū)所在的磁頭(或盤面)、磁道(或柱面號(hào))以及扇區(qū)在磁 道上的位置即扇區(qū)號(hào)。
扇區(qū)的第二個(gè)主要部分是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段。
A 是磁道，B 是扇面，C 是扇區(qū)，D 是簇(扇區(qū)組)
硬盤工作原理
當(dāng)需要從硬盤讀取數(shù)據(jù)時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)將數(shù)據(jù)的邏輯地址發(fā)送給硬盤，硬盤的控制電路按照尋址邏輯將邏輯地址翻譯成物理地址，即確定要讀取的數(shù)據(jù)在哪個(gè)磁道，哪個(gè)扇區(qū)。
為了讀取這個(gè)扇區(qū)的數(shù)據(jù)，需要將磁頭移動(dòng)到這個(gè)扇區(qū)的上方，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，首先必須找到對(duì)應(yīng)的柱面，即磁頭需要移動(dòng)到對(duì)應(yīng)的磁道上，這個(gè)過程叫做尋道，所耗費(fèi)的時(shí)間叫做尋道時(shí)間。然后目標(biāo)扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下，這個(gè)過程耗費(fèi)的時(shí)間叫做旋轉(zhuǎn)時(shí)間。接下來(lái)磁頭讀取該扇區(qū)的信息，然后就需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，即數(shù)據(jù)從硬盤傳輸?shù)絻?nèi)存。
可以看到，進(jìn)行一次讀寫硬盤所需要的時(shí)間可以概括為：尋道時(shí)間、旋轉(zhuǎn)時(shí)間和傳輸時(shí)間。目前硬盤的平均尋道時(shí)間在 3ms 到 15ms 之間。
由于存儲(chǔ)介質(zhì)的特性，硬盤本身的存取速度就比主存慢很多，再加上磁頭的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，存取速度就更慢了。為了提高硬盤的效率，盡量減少磁盤 I/O，硬盤往往不是嚴(yán)格的按需存取，而是每次都會(huì)預(yù)讀，即使只需要一個(gè)字節(jié)，磁盤也會(huì)從這個(gè)位置開始，順序地向后讀取一定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)放入內(nèi)存，這樣做的理論依據(jù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)中著名的空間局部性原理：
當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)被用到時(shí)，其附近的數(shù)據(jù)通常也會(huì)馬上被用到。
程序在運(yùn)行期間，一段時(shí)間內(nèi)所需要的數(shù)據(jù)通常都比較集中，由于磁盤的順序讀取效率很高(不需要尋道時(shí)間，只需要很少的旋轉(zhuǎn)時(shí)間)，因此預(yù)讀一般都可以提高磁盤 I/O 的效率。磁盤預(yù)讀的長(zhǎng)度一般為頁(yè)(Page)的整數(shù)倍。由于操作系統(tǒng)經(jīng)常與內(nèi)存和硬盤這兩種設(shè)備進(jìn)行通信，為了屏蔽底層物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，需要抽象出一種邏輯上的存儲(chǔ)單位。當(dāng)與硬盤打交道時(shí)，操作系統(tǒng)使用簇或者塊;當(dāng)與內(nèi)存打交道時(shí)，操作系統(tǒng)使用頁(yè)。當(dāng)程序要讀取的數(shù)據(jù)不在內(nèi)存中時(shí)，會(huì)觸發(fā)一個(gè)缺頁(yè)異常，此時(shí)操作系統(tǒng)會(huì)向磁盤發(fā)出讀盤信號(hào)，磁盤會(huì)找到數(shù)據(jù)的起始位置然后連續(xù)讀取一頁(yè)或者幾頁(yè)的數(shù)據(jù)放入內(nèi)存，然后異常返回，程序繼續(xù)執(zhí)行。
數(shù)據(jù)如何存取
文件儲(chǔ)存在硬盤上，硬盤的最小存儲(chǔ)單位叫做"扇區(qū)"(Sector)。每個(gè)扇區(qū)儲(chǔ)存512字節(jié)(相當(dāng)于0.5KB)。
操作系統(tǒng)讀取硬盤的時(shí)候，不會(huì)一個(gè)個(gè)扇區(qū)地讀取，這樣效率太低，而是一次性連續(xù)讀取多個(gè)扇區(qū)，即一次性讀取一個(gè)"塊"(block)。這種由多個(gè)扇區(qū)組成的"塊"，是文件存取的最小單位。"塊"的大小，最常見的是4KB，即連續(xù)八個(gè) sector組成一個(gè) block。
文件數(shù)據(jù)都儲(chǔ)存在"塊"中，那么很顯然，我們還必須找到一個(gè)地方儲(chǔ)存文件的元信息，比如文件的創(chuàng)建者、文件的創(chuàng)建日期、文件的大小等等。這種儲(chǔ)存文件元信息的區(qū)域就叫做inode，中文譯名為"索引節(jié)點(diǎn)"。
每一個(gè)文件都有對(duì)應(yīng)的inode，里面包含了與該文件有關(guān)的一些信息。
值得注意的是文件名并沒有存儲(chǔ)在元數(shù)據(jù)里面，而是存放在目錄上，大家可以用命令查看，如vim tmp/，注意是相對(duì)路徑。
inode一般存儲(chǔ)了如下信息：
__ 文件的字節(jié)數(shù)
__ 文件擁有者的User ID
__ 文件的Group ID
__ 文件的讀、寫、執(zhí)行權(quán)限
__ 文件的時(shí)間戳，共有三個(gè)：ctime指inode上一次變動(dòng)的時(shí)間，mtime指文件內(nèi)容上一次變動(dòng)的時(shí)間，atime指文件上一次打開的時(shí)間。
__ 鏈接數(shù)，即有多少文件名指向這個(gè)inode
__ 文件數(shù)據(jù)block的位置
inode也會(huì)消耗硬盤空間，所以硬盤格式化的時(shí)候，操作系統(tǒng)自動(dòng)將硬盤分成兩個(gè)區(qū)域。一個(gè)是數(shù)據(jù)區(qū)，存放文件數(shù)據(jù);另一個(gè)是inode區(qū)(inode table)，存放inode所包含的信息。
每個(gè)inode節(jié)點(diǎn)的大小，一般是128字節(jié)或256字節(jié)。inode節(jié)點(diǎn)的總數(shù)，在格式化時(shí)就給定，一般是每1KB或每2KB就設(shè)置一個(gè)inode。假定在一塊1GB的硬盤中，每個(gè)inode節(jié)點(diǎn)的大小為128字節(jié)，每1KB就設(shè)置一個(gè)inode，那么inode table的大小就會(huì)達(dá)到128MB，占整塊硬盤的12.8%。
查看每個(gè)硬盤分區(qū)的inode總數(shù)和已經(jīng)使用的數(shù)量，可以使用df -i命令查看。
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