扇区、磁盘块、页、页框、缓冲区之间的关系

扇区、磁盘块、页、页框、缓冲区之间的关系！

扇区是块设备传输数据的基本单元，也就是说它是块设备中最小的寻址单位，扇区通常的大小为512B。

块是内核对文件系统的一种抽象，也就是说内核执行的所有磁盘操作都是以块为基本单位的。

可以简单的将扇区和块理解为：扇区是硬件设备传输数据的最小单位，而块是操作系统传输数据的最小单位。一个块通常对应一个或多个相邻的扇区，由于内核将块作为对文件系统操作的最小单位，因此VFS将其看作是单一的数据单元。

当内核从磁盘读入数据后或者即将写数据到磁盘时，它需要将数据写入一个缓冲区。缓冲区其实就是物理页框的一部分，因此一个物理页框可能包含一个或多个块缓冲区。根据上述描述的关系，包含磁盘数据的物理页框构造如下图：

                                                                   

 

正如上面所说，块缓冲区是页框的一部分，因此不用特别描述块缓冲区中的数据。每个块缓冲区都对应一个块缓冲区头buffer_head，他们的关系如同物理页框和物理页框描述符，前者用来存储数据，后者是对前者的属性以及控制信息的描述。块缓冲区头、块缓冲区以及页框的关系如下：

                                             

内核中使用buffer_head结构来描述缓冲区头，该结构中的部分字段解释如下：

struct buffer_head {
         unsigned long b_state;          

         struct buffer_head *b_this_page;

         struct page *b_page;            

         atomic_t b_count;               

         u32 b_size;                     

         sector_t b_blocknr;             

         char *b_data;                  

         struct block_device *b_bdev;

         bh_end_io_t *b_end_io;         

         void *b_private;               

         struct list_head b_assoc_buffers;

}

b_state：对块缓冲区状态的描述。
b_this_page：在一个页框中，可能包含多个块缓冲区。一个页框内的所有缓冲区形成循环链表，该字段指向下一个块缓冲区。
b_page：指向缓冲区所在页框的描述符。
b_size：块缓冲区大小。
b_data：当前块在作为缓冲的页框内的位置。
b_bdev：指向块设备的指针

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概念

扇区：磁盘的最小存储单位；
磁盘块：文件系统读写数据的最小单位；
页：内存的最小存储单位；

联系

一个磁盘块由连续几个（2^n）扇区组成；
页的大小为磁盘块大小的2^n倍；

查看

页大小查看： getconf PAGE_SIZE，常见为4K；
磁盘块大小查看：stat /boot/|grep “IO Block”，常见为4K；
扇区大小查看：fdisk -l，常见为512Byte；