存储基础知识之磁盘知识

磁盘最内侧是启停区或者着陆区，接着是数据区，最外圈是0磁道。0磁道检测器，由它来完成硬盘的初始定位。

硬盘的每一个盘面都有上、下两个盘面。每个盘面都能利用，都可以存储数据，成为有效盘面。每一个有效盘面都有一个盘面号，按照从上到下的顺序从0开始依次编号。在硬盘系统中，硬盘的盘面号也叫磁头号，因为每一个有效盘面都有一个对应的读写磁头。

磁盘在格式化时被划分为许多同心圆，这些同心圆轨迹叫磁道。磁道从最外圈向最内圈从0开始顺序编号。同心圆磁道被划分成一段段圆弧，每段圆弧叫做一个扇区。扇区从1开始编号，扇区是读写的最小单位，一般扇区大小是512个字节。一个扇区内部的数据，是连续流式记录的。

所有的盘面中半径相同的磁道组成柱面。每个圆柱上的磁头都从0磁头开始进行操作。依次向下在同一个柱面的不同盘面（即磁头）上进行操作。只有在同一柱面的所有磁头全部读写完毕之后磁头才转移到下一个柱面，因为选取磁头只需通过电子切换即可，而选取柱面则必须通过机械切换，即寻道。

一个磁道写满数据后，就在同一个柱面的下一个盘面来写。一个柱面写满后，才移到下一个柱面开始写数据，这样可以减少寻道的频繁度。读写数据也是按照这种方式进行，这样就提高了硬盘的读写效率。

扇区头标组成包括组成扇区三级地址的三个数字：①：扇区所在的柱面（磁道）。②：磁头编号。③：扇区在磁道上的位置，即扇区号。

柱面（Cylinder）、磁头（Header）和扇区（Sector）三者简称CHS，所以扇区的地址又称为CHS地址。

CHS编址方式已经不再使用，而转为LBA编址方式。LBA编址方式磁盘对外提供的地址全部为线性的地址，即LBA地址。

CHS中，柱面数（Cylinders）表示硬盘每一面盘面上有多少条磁道。

磁头数（Headers）表示硬盘总共有几个磁头，也就是有几个盘面。

扇区数（Sectors）表示每一条磁道上有多少扇区。每个扇区一般是512B。目前很多大型磁盘阵列所使用的硬盘，由于阵列控制器需要做一些校验信息之类的特殊存储，这些磁盘都被格式化成每扇区520B。

系统在磁盘上写入信息时，写满一个磁道后会转到同一柱面的下一个磁头，当柱面写满时，再转向下一个柱面。从同一盘面的一个磁道转到另外一个磁道，也就是从一个柱面转到下一个柱面，这个动作叫换道。

磁头定位到磁道之后，磁头开始用磁性来对扇区中的每个磁粒子区做磁化操作，每个磁极表示一个0或者1状态。每个扇区规定可以存放4096位这种状态，也就是512B。一个扇区可以看作是线性的，记录是顺序的。

磁头的位移动非常快，它使用步进电机来精确地换行（换磁道）。但是相对于磁盘的盘片的高速转动而言，步进的速度就慢多了，所以制约磁盘性能的主要因素是这个步进速度（换行或者换道速度），也就是寻道速度。

后来扇区寻址体系变了，因为后来的磁盘中每个磁道的扇区数目不同了，外圈由于周长比较长，所以容纳的扇区可以很多，干脆采用了逻辑地址来对每个扇区编址，将具体的盘片、磁道和扇区，抽象成LBA（Logical Block Address顺序编址），LBA1表示0号盘片0号磁道的0号扇区。

LBA地址到实际的盘片、磁道和扇区地址的映射工作由磁盘内部的逻辑电路来查询ROM中的对应表而得到。

CHS和LBA是可以进行换算得到的。现在LBA48可以达到128PB寻址，LBA28为128GB寻址。