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在 Linux 系統(tǒng)中呀酸，文件系統(tǒng)是創(chuàng)建在硬盤上的坪哄，因此沉帮，要想徹底搞清楚文件系統(tǒng)的管理機制，就要從了解硬盤開始妇押。
硬盤是計算機的主要外部存儲設(shè)備腊瑟。計算機中的存儲設(shè)備種類非常多，常見的主要有光盤碌廓、硬盤、U 盤等剩盒，甚至還有網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備 SAN谷婆、NAS 等，不過使用最多的還是硬盤辽聊。
如果從存儲數(shù)據(jù)的介質(zhì)上來區(qū)分纪挎，硬盤可分為機械硬盤（Hard Disk Drive, HDD）和固態(tài)硬盤（Solid State Disk, SSD），機械硬盤采用磁性碟片來存儲數(shù)據(jù)身隐，而固態(tài)硬盤通過閃存顆粒來存儲數(shù)據(jù)廷区。
機械硬盤(HDD)
我們先來看看最常見的機械硬盤。機械硬盤的外觀大家可能都見過贾铝，那么機械硬盤拆開后是什么樣子的呢隙轻？如圖 1 所示埠帕。
機械硬盤主要由磁盤盤片、磁頭玖绿、主軸與傳動軸等組成敛瓷，數(shù)據(jù)就存放在磁盤盤片中。大家見過老式的留聲機嗎斑匪？留聲機上使用的唱片和我們的磁盤盤片非常相似呐籽，只不過留聲機只有一個磁頭，而硬盤是上下雙磁頭蚀瘸，盤片在兩個磁頭中間高速旋轉(zhuǎn)狡蝶，類似圖 2。
也就是說贮勃，機械硬盤是上下盤面同時進數(shù)據(jù)讀取的贪惹。而且機械硬盤的旋轉(zhuǎn)速度要遠高于唱片（目前機械硬盤的常見轉(zhuǎn)速是 7200 r/min），所以機械硬盤在讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)時寂嘉，非常害怕晃動和磕碰奏瞬。另外，因為機械硬盤的超高轉(zhuǎn)速泉孩，如果內(nèi)部有灰塵硼端，則會造成磁頭或盤片的損壞，所以機械硬盤內(nèi)部是封閉的寓搬，如果不是在無塵環(huán)境下珍昨，則禁止拆開機械硬盤。
機械硬盤的邏輯結(jié)構(gòu)
我們已經(jīng)知道數(shù)據(jù)是寫入磁盤盤片的订咸，那么數(shù)據(jù)是按照什么結(jié)構(gòu)寫入的呢曼尊？機械硬盤的邏輯結(jié)構(gòu)主要分為磁道、扇區(qū)和拄面脏嚷。我們來看看圖 3。
什么是磁道呢瞒御？每個盤片都在邏輯上有很多的同心圓父叙，最外面的同心圓就是 0 磁道。我們將每個同心圓稱作磁道（注意肴裙，磁道只是邏輯結(jié)構(gòu)趾唱，在盤面上并沒有真正的同心圓）。硬盤的磁道密度非常高蜻懦，通常一面上就有上千個磁道甜癞。但是相鄰的磁道之間并不是緊挨著的，這是因為磁化單元相隔太近會相互產(chǎn)生影響宛乃。
那扇區(qū)又是十么呢悠咱？扇區(qū)其實是很形象的蒸辆，大家都見過折疊的紙扇吧，紙扇打開后是半圓形或扇形的析既，不過這個扇形是由每個扇骨組合形成的躬贡。在磁盤上每個同心圓是磁道，從圓心向外呈放射狀地產(chǎn)生分割線（扇骨）眼坏，將每個磁道等分為若干弧段拂玻，每個弧段就是一個扇區(qū)。每個扇區(qū)的大小是固定的宰译，為 512Byte檐蚜。扇區(qū)也是磁盤的最小存儲單位。
柱面又是什么呢沿侈？如果硬盤是由多個盤片組成的闯第，每個盤面都被劃分為數(shù)目相等的磁道，那么所有盤片都會從外向內(nèi)進行磁道編號肋坚，最外側(cè)的就是 0 磁道乡括。具有相同編號的磁道會形成一個圓柱，這個圓柱就被稱作磁盤的柱面智厌，如圖 4 所示诲泌。
硬盤的大小是使用"磁頭數(shù) x 柱面數(shù) x 扇區(qū)數(shù) x 每個扇區(qū)的大小"這樣的公式來計算的。其中铣鹏，磁頭數(shù)（Heads）表示硬盤共有幾個磁頭敷扫，也可以理解為硬盤有幾個盤面，然后乘以 2诚卸；柱面數(shù)（Cylinders）表示硬盤每面盤片有幾條磁道葵第；扇區(qū)數(shù)（Sectors）表示每條磁道上有幾個扇區(qū)；每個扇區(qū)的大小一般是 512Byte合溺。
硬盤的接口
機械硬盤通過接口與計算機主板進行連接卒密。硬盤的讀取和寫入速度與接口有很大關(guān)系。大家都見過大禮堂吧棠赛，大禮堂中可以容納很多人哮奇，但是如果只有一扇很小的門，那么人是很難進入或出來的睛约，這樣會造成擁堵鼎俘，甚至?xí)霈F(xiàn)事故。機械硬盤的讀取和寫入也是一樣的辩涝，如果接口的性能很差贸伐，則同樣會影響機械硬盤的性能。
目前怔揩，常見的機械硬盤接口有以下幾種：
IDE 硬盤接口（Integrated Drive Eectronics捉邢，并口脯丝，即電子集成驅(qū)動器）也稱作 "ATA硬盤" 或 "PATA硬盤"，是早期機械硬盤的主要接口歌逢，ATA133 硬盤的理論速度可以達到 133MB/s（此速度為理論平均值）巾钉，IDE 硬盤接口如圖 5 所示。
SATA 接口（Serial ATA秘案，串口）砰苍，是速度更高的硬盤標(biāo)準(zhǔn)，具備了更高的傳輸速度阱高，并具備了更強的糾錯能力赚导。目前已經(jīng)是 SATA 三代，理論傳輸速度達到 600MB/s（此速度為理論平均值）赤惊，如圖 6 所示吼旧。
SCSI 接口（Small Computer System Interface，小型計算機系統(tǒng)接口）未舟，廣泛應(yīng)用在服務(wù)器上圈暗，具有應(yīng)用范圍廣、多任務(wù)裕膀、帶寬大员串、CPU 占用率低及熱插拔等優(yōu)點，理論傳輸速度達到 320MB/s昼扛，如圖 7 所示寸齐。
固態(tài)硬盤（SSD）
固態(tài)硬盤和傳統(tǒng)的機械硬盤最大的區(qū)別就是不再采用盤片進行數(shù)據(jù)存儲，而采用存儲芯片進行數(shù)據(jù)存儲抄谐。固態(tài)硬盤的存儲芯片主要分為兩種：一種是采用閃存作為存儲介質(zhì)的渺鹦；另一種是采用DRAM作為存儲介質(zhì)的。目前使用較多的主要是采用閃存作為存儲介質(zhì)的固態(tài)硬盤蛹含，如圖 8 所示毅厚。
