概述

盤片（platter）

磁頭（head）

磁道（track）

扇區（sector）

柱面（cylinder）

盤片 片面 和 磁頭

硬盤中一般會有多個盤片組成，每個盤片包含兩個面，每個盤面都對應地有一個讀/寫磁頭。受到硬盤整體體積和生產成本的限制，盤片數量都受到限制，一般都在5片以內。盤片的編號自下向上從0開始，如最下邊的盤片有0面和1面，再上一個盤片就編號為2面和3面。
如下圖：

圖1

扇區 和 磁道

下圖顯示的是一個盤面，盤面中一圈圈灰色同心圓為一條條磁道，從圓心向外畫直線，可以將磁道劃分為若干個弧段，每個磁道上一個弧段被稱之為一個扇區（圖踐綠色部分）。扇區是磁盤的最小組成單元，通常是512字節。（由于不斷提高磁盤的大小，部分廠商設定每個扇區的大小是4096字節）

圖2

磁頭 和 柱面

硬盤通常由重疊的一組盤片構成，每個盤面都被劃分為數目相等的磁道，并從外緣的“0”開始編號，具有相同編號的磁道形成一個圓柱，稱之為磁盤的柱面。磁盤的柱面數與一個盤面上的磁道數是相等的。由于每個盤面都有自己的磁頭，因此，盤面數等于總的磁頭數。 如下圖

圖3

磁盤容量計算

存儲容量 ＝ 磁頭數 × 磁道(柱面)數 × 每道扇區數 × 每扇區字節數

圖3中磁盤是一個 3個圓盤6個磁頭，7個柱面（每個盤片7個磁道） 的磁盤，圖3中每條磁道有12個扇區，所以此磁盤的容量為：

存儲容量 6 * 7 * 12 * 512 = 258048

每個磁道的扇區數一樣是說的老的硬盤，外圈的密度小，內圈的密度大，每圈可存儲的數據量是一樣的。新的硬盤數據的密度都一致，這樣磁道的周長越長，扇區就越多，存儲的數據量就越大。

磁盤讀取響應時間

尋道時間：磁頭從開始移動到數據所在磁道所需要的時間，尋道時間越短，I/O操作越快，目前磁盤的平均尋道時間一般在3－15ms，一般都在10ms左右。

旋轉延遲：盤片旋轉將請求數據所在扇區移至讀寫磁頭下方所需要的時間，旋轉延遲取決于磁盤轉速。普通硬盤一般都是7200rpm，慢的5400rpm。

數據傳輸時間：完成傳輸所請求的數據所需要的時間。
小結一下：從上面的指標來看、其實最重要的、或者說、我們最關心的應該只有兩個：尋道時間；旋轉延遲。

讀寫一次磁盤信息所需的時間可分解為：尋道時間、延遲時間、傳輸時間。為提高磁盤傳輸效率，軟件應著重考慮減少尋道時間和延遲時間。

塊/簇

概述

磁盤塊/簇（虛擬出來的）。 塊是操作系統中最小的邏輯存儲單位。操作系統與磁盤打交道的最小單位是磁盤塊。
通俗的來講，在Windows下如NTFS等文件系統中叫做簇；在Linux下如Ext4等文件系統中叫做塊（block）。每個簇或者塊可以包括2、4、8、16、32、64…2的n次方個扇區。

為什么存在磁盤塊？

讀取方便：由于扇區的數量比較小，數目眾多在尋址時比較困難，所以操作系統就將相鄰的扇區組合在一起，形成一個塊，再對塊進行整體的操作。

分離對底層的依賴：操作系統忽略對底層物理存儲結構的設計。通過虛擬出來磁盤塊的概念，在系統中認為塊是最小的單位。

page

操作系統經常與內存和硬盤這兩種存儲設備進行通信，類似于“塊”的概念，都需要一種虛擬的基本單位。所以，與內存操作，是虛擬一個頁的概念來作為最小單位。與硬盤打交道，就是以塊為最小單位。

扇區、塊/簇、page的關系

扇區： 硬盤的最小讀寫單元

塊/簇： 是操作系統針對硬盤讀寫的最小單元

page： 是內存與操作系統之間操作的最小單元。

扇區 <= 塊/簇 <= page

作者：jijs
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來源：簡書
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總結

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