磁盘管理磁盘结构
Posted 珂儿吖
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了磁盘管理磁盘结构相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
前言
我们的计算机是有五大部件组成：输入设备、输出设备、运算器、控制器和存储器。其中运算器和控制器我们称之为CPU 。其实我们的计算机只要拥有了CPU和内存，就可以独立完成计算任务了。但是内存属于随机存储设备，断电会导致数据的丢失。因此，我们需要其它存储设备来弥补内存这个不足，如：磁盘、光盘等。
本文中，我们就来介绍一些关于磁盘的基础知识。
一、设备文件
1、设备类型：
块设备：block，存取单位“块”，磁盘。
字符设备：char，存取单位“字符”，键盘。
2、设备文件：
关联至一个设备驱动程序，进而能够跟与之对应硬件设备进行通信。
3、设备号码：
主设备号：major number，标识设备类型
次设备号：minor number，标识同一类型下的不同设备
4、硬盘接口类型
- 并行：IDE：133MB/s
SCSI：640MB/s
- 串口：SATA：6Gbps
SAS：6Gbps
USB：480MB/s
5、机械硬盘和固态硬盘
- 机械硬盘
Hard Disk Drive，机械硬盘就是传统普通硬盘，主要由：盘片，磁头，盘片转轴及控制电机，磁头控制器，数据转换器，接口，缓存等几部分组成。机械硬盘中所有的盘片都装在一个旋转轴上，每张盘片之间是平行的，在每个盘片的存储面上有一个磁头，磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小，所有的磁头联在一个磁头控制器上，由磁头控制器负责各个磁头的运动。磁头可沿盘片的半径方向运动，加上盘片每分钟几千转的高速旋转，磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。数据通过磁头由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上，也可以通过相反方式读取。硬盘为精密设备，进入硬盘的空气必须过滤。
- 固态硬盘
Solid State Drive，用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元（FLASH芯片、 DRAM芯片）组成。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致。
6.1 SCSI，SATA，SAS，IDE，USB命名方式：/dev/sd
6.1.1不同磁盘标识：a-z，aa，ab……
/dev/sda，/dev/sdb……
6.1.2 同一设备上的不同分区：1，2……
/dev/sda1，/dev/sda2……
6.2 虚拟磁盘：/dev/vd
7、磁盘储存术语
head：磁头
track：磁道
cylinder：柱面
sector：扇区
注：一个硬盘有256(2^8)个扇面(上下两面所以一共512个扇面)
一个扇面有1024(2^10)个磁道
一个磁道有64(2^6)个扇区
机械硬盘结构
8、寻址方式
8.1 CHS寻址方式
CHS是一个三元组，组成如下：
- 一共24个bit位。
- 其中前10位表示cylinder，中间8位表示head，后面6位表示sector。
- 最大寻址空间8GB
知道了磁头数、柱面数、扇区数，就可以很容易地确定数据保存在硬盘的哪个位置。也很容易确定硬盘的容量，其计算公式是：
硬盘容量=磁头数×柱面数×扇区数×512字节
8.2 LBA寻址方式
- LBA是一个整数，通过转换成CHS格式完成磁盘具体寻址
- LBA采用48个bit位寻址
- 最大寻址空间128PB
8.3 CHS和LBA地址互换
8.3.1 CHS转成LBA：
#lba=(#c*H+#h)*S+#s-1
其中：
8.3.2 LBA转成CHS
- #c=#lba/(S*H)
- #h=(#lba/S)%H
- #s=(#lba%S)+1
其中：
- /是整数除法
- %是取整数除法中的余数
- 请注意，当今的磁盘使用ZBR(Zone Bit Recording, 等密度记录)方式，实际的每轨扇区数得根据它是哪一轨。不过磁盘还是会提供这个参数来符合公式，内部再自动调整。
8.4 补充扩展
a、CHS方式寻址是在传统的扇区分布下进行的，即过盘片中心画直线来分扇区，具体如下图所示：
而LBA转换为CHS寻址则使用的ZBR（Zone Bit Recording）方式分配扇区，即圆周上的扇区长短都一样。
b、磁盘在经过磁盘低级格式化程序格式化后，才出现有扇区、磁道这些对象（一个柱面是由各个盘面上的同一位置的磁道组成的，所以柱面不是磁盘低级格式化程序直接产生出来的对象，而是由磁道这个对象引申出来的一个概念）的。
（不同的）磁盘低级格式化程序采用不同的寻址方式算法时，盘面划分后的图像也不一样（如上图）。
一个磁盘，比如，原先使用的CHS寻址方式，后来可以修改为LBA寻址方式，当然这样盘面划分后的图像也变了，总之，一个磁盘可以修改它的寻址方式。
c、还有，由于CHS寻址方式的寻址空间在大概8GB以内，所以在磁盘容量小于大概8GB时，可以使用CHS 以上是关于磁盘管理磁盘结构的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章