硬盘

硬盘

机械硬盘、固态硬盘

机械硬盘(HDD)

Hard Disk Drive，即是传统普通硬盘，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，缓存等几个部分组成。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(SSD)

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。

相较于HDD，SSD在防震抗摔、传输速率、功耗、重量、噪音上有明显优势，SSD传输速率性能是HDD的2倍

相较于SSD，HDD在价格、容量、使用寿命上占有绝对优势

硬盘有价，数据无价，目前SSD不能完全取代HHD

机械硬盘结构

磁头：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。

磁道：当磁盘旋转时,磁头若保持在一个位置上,则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹,这些圆形轨迹就叫做磁道。

扇区：磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段,这些弧段便是磁盘的扇区。

柱面：硬盘通常由重叠的一组盘片构成,每个盘面都被划分为数目相等的磁道,并从外缘的“0”开始编号,具有相同编号的磁道形成一个圆柱,称之为磁盘的柱面。

机械硬盘(右)与固态硬盘(左)

CHS和LBA

CHS

采用24bit位寻址

其中前10位表示cylinder，中间8位表示head，后面6位表示sector。

最大寻址空间为2^24=8GB

LBA(logical block addressing)

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

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寻址方式或是LBA寻址方式；在磁盘容量大于大概8GB时，则只能使用LBA寻址方式

磁盘分区

为什么分区？

1、优化I/O性能

2、实现磁盘空间配额限制

3、提高修复速度

4、隔离系统和程序

5、安装多个OS

6、采用不同文件系统

方式

两种分区方式：MBR，GPT

MBR

MBR: Master Boot Record，1982年，使用32位表示扇区数，分区不超过2T

如何分区：按柱面

0磁道0扇区：512bytes

446bytes: boot loader(引导程序)

64bytes：分区表【16bytes: 标识一个分区】

2bytes: 55AA(结束标志)

分区最多分为4个主分区 或者是 3主分区+1扩展分区(N个逻辑分区)

从图可以看出：

硬盘0号扇区MBR的大小为512字节，其中包括三部分：①主引导程序(446字节)②主分区表(64字节，其中分为四部分，每部分16字节，一部分代表一个主分区或者一个扩展分区)③结束标志(2字节)

GPT

GPT:GUID partition table 支持128个分区，使用64位，支持8Z(512Byte/block )64Z (4096Byte/block)

使用128位UUID(Universally Unique Identifier) 表示磁盘和分区GPT分区表自动备份在头和尾两份，并有CRC校验位

UEFI (统一扩展固件接口)硬件支持GPT，使操作系统启动。

BIOS+MBR与UEFI+GPT