硬盘构造

     硬盘属于I/O设备，目前的硬盘分为两类：

    1.机械式硬盘：IDE,SATA,SAS等磁盘都是机械式的

    2.电子式硬盘：SSD等，或者U盘，SD卡等闪存系列

    磁盘的内部构造到底如何呢？我们来看个图吧：

    等等，我们要先说下我们主要了解哪几个部件和术语，有磁头，盘片，柱面，磁道，扇区，寻道，好了，就这些吧，上图：

        

      这个图真的好大。。。别的不用管，主要看我们的主轴，盘片（磁盘），磁头就行了，一般磁盘内部是有多个盘面的，这些盘面非常的薄，所以俯视图可能看不出来，一个盘片的正反都是可以写数据的，也就是说一个盘片有正反两个盘面。每一个盘面都有一个磁头，负责在盘面上些数据，可能有的人就一脑子问号了，就看见一个磁头啊，哪有那么多？我们俯视图往往造成个错觉，我们来从侧面看一下：

       看到了吧，读写磁头也是分层的，一个盘片，正反两面都有读写磁头，一般磁头离盘面都是微米级的距离，保持不挨上，也不离的太远，通过给磁头加电，来变换盘面上的磁极，正好来对应我们的0和1.

       上面已经知道什么是盘面，磁头了，下面我们说一下磁道，扇区，和柱面：

  我们知道盘面是圆形的，盘面通过某些机械部件可以进行旋转（转速），我们的磁头一般只能左右移动，所以，我们怎么来写数据呢？？只能把圆形分成若干个小同心圆了吧：如下图：

       

    这些同心圆和同心圆间的空间就是磁道，真实的磁道肯定比这个多的多，这个图只是举例子，通常最外圈的磁道就是0磁道，最外圈的磁道圆周比内圈的长，所以存储的数据要比内圈的多，读写效率也就高于内圈，等等，我们就直接把数据写到这么长的一个圈里面？当然不是，为了提高数据的条理化，我们把每个磁道等距离切割成一个小条带，形成一个一个小的存储空间---扇区，先来看一下图吧：

     

    个人觉得这个图不符合实际，但便于理解，每一个磁道都有扇区的划分，删除默认大小为512B，目前大部分也可以格式为4K（自行百度），这512B中除了存储数据，还要存储扇区的地址等信息，Ok，还有一个柱面，什么是柱面？

    找了很多图，，唉，还是自己画吧，不过我这画工就将就看吧：

       

    因为一个盘片有两个盘面，都一样，这里直接拿盘片说，3个盘片的0磁道，我们来垂直看这一个磁道，这就是一个柱面，也是说，柱面是各盘片同一磁道的集合。磁盘写数据的时候，我们会把数据分成几份，分别利用不同的读写头写在不同的盘面，这样，加快了速写的速度，而且我们写数据是按柱面写的，写完一个柱面在写下一个柱面。我们通常的分区，就是按柱面来分区的。

    想一想，因为我们的数据是写在扇区上，而盘片还不停的旋转，那么如果我们要往某一扇区写，但很不幸，扇区转过去了，没写上，怎么办？？哈哈，因为盘片不停的转，等扇区转回来在写啦。

    磁盘内部都是真空密封的，防止灰尘进入，灰尘是不是很小？对于磁盘内部来说已经是庞然大物啦~ 下面来说说什么是低级格式化和高级格式化吧。

      低级格式化：磁盘刚出炉，我们的盘面空空荡荡，怎么存数据？所以厂商一般会进行低级格式化，就是在盘面上划分磁道，柱面，扇区，并分配地址等操作。低格肯定会格全盘。

      高级格式化：也就是通常的普通格式化，生成引导信息，分区（建立文件系统），生成FAT表（磁盘内的数据文件和扇区对应的一个表格，在格式化时，为了避免有坏道，会对磁盘进行检测，确认无坏道后，在建立文件系统。

      快速格式化：略过磁盘的检测，直接分区建立文件系统，虽然提升了速度，但丢失了可靠性。（有得有失啊）

      对了，上面提到了地址，我们在来说一下磁盘的是怎么寻址的：

      磁盘分为两种寻址方式：

     1.C/H/S寻址（三维地址模式），用于早期的小容量硬盘。

       C指柱面，H指磁头，S指扇区，所以0/0/5指的就是0 柱面0磁头的第五个扇区，但由于早期限定最大柱面为1024，磁头数为16，扇区为63，如果扇区为512B，那么，容量只能支持528.4MB了。

     

     2.LBA寻址，这种方式就抽象的屏蔽了柱面，磁头等概念，把整个磁盘想象成一个磁道，一条长长的磁道，在这个长长的磁道上被分成若干大小相等的扇区并给上唯一编号，但是我们实际些数据不还是需要确定的地方吗，确定是哪个柱面的哪个磁头，要不我能知道到底往哪写？？所以，我们的LBA地址有一个对应关系，这个对应关系表存储在磁盘的ROM中。目前普遍都是LBA寻址。

      最后在说一下影响磁盘内部速度的因素：

    1.转速，我们盘片转动的越快，读写的效率就越高，但这，只是其中一个因素而已。目前主流的有5400转和7200转，服务器上有10K-15K的转速，转速是每分钟转多少。

    2.平均寻道时间：磁头挪到数据所在磁道，并等待存储数据的扇区移动过来至磁头下，开始准备写入的时间，一般磁头在寻道时浪费的时间较长，尤其是频繁的寻道，因为随着数据的使用，一般数据不会连续存放。

    3.单个盘片的容量，容量越大，密度越大，单位时间内提升了些许效率。

    就这些了，在我们的0磁道的0扇区还有个叫做MBR的东西，等到些文件系统的时候在说吧~

   

    

      

      

     

     

 

本文出自 “Mr.Yan” 博客，转载请与作者联系！